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Moteur Diesel Fiat Multijet QUEL AVENIR POUR NOS VOITURES ? BARON Benjamin FLORENT Sébastien KESSAVDJEE Mounir 1 ère S

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Moteur Diesel Fiat Multijet

Quel avenir pour nos voitures ?

BARON BenjaminFLORENT SébastienKESSAVDJEE Mounir

1ère S

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Quel avenir pour nos voitures ?I. INTRODUCTION GENERALE

II. LES MOTEURS ADAPTÉS AUX VOITURESA. INTRODUCTTION – ORIGINE DES MOTEURS A

COMBUSTION INTERNEB. MOTEUR A EXPLOSIONC. MOTEUR A PISTONS ROTATIFS - MOTEUR WANKELD.MOTEUR DIESELE. PILE A COMBUSTIBLEF. VOITURE HYBRIDEG.CONCLUSION

III. LES COMBUSTIBLES ADAPTÉS AUX MOTEURSA. INTRODUCTIONB. LES CARBURANTS D’ORIGINE FOSSILEC. LES BIOCARBURANTSD.L’ELEMENT HYDROGENEE. CONCLUSION

IV. BILAN ET ENJEUX AU NIVEAU DU DÉVELOPPEMENT DURABLE

A. AU NIVEAU ENVIRONNMENTAL : CONSOMMATION ET POLLUTION

B. AU NIVEAU ECONOMIQUEC. MOYENS POUR REMEDIER AU PROBLEME DE LA

POLLUTIOND.CONCLUSION

V. CONCLUSION GENERALEVI. ANNEXE

A. LEXIQUEB. BIOGRAPHIESC. SOURCESD.REMERCIEMENTSE. SYNTHESES PERSONNELLES

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I. INTRODUCTION GÉNÉRALEAlors que la crise pétrolière fait aujourd’hui la une de l’actualité, nous avons voulu en étudier ses conséquences sur l’automobile.Le pétrole est une matière première qui intervient dans de nombreux domaines (carburants, combustibles, gaz, revêtement bitumineux …). Il intervient surtout dans le domaine des transports ; cette part s’est accrue de 1973 à aujourd’hui : elle est en effet passée de 42% à 58%. De plus, 90% des moyens de transports utilisent le pétrole. De même, la demande globale de cette matière première est passée de 2 milliards de tonnes en 1970 à 3 milliards en 2006.La cause directe de cette crise est due à la disparition des réserves connues de pétrole. On prévoit en effet leur épuisement en 2045 – 2050.

Le prix du pétrole augmente. Après être resté stable du milieu des années 1980 à la fin des années 1990, le prix du baril de pétrole est de nouveau à la hausse : en quelques années, il a connu plusieurs envolées successives, passant d’environ 15 dollars en 2000, à cinq fois plus au printemps 2006, retrouvant ainsi son niveau de 1979.

Cependant d’autres paramètres interviennent : par exemple, la hausse du parc automobile. En l’espace de 50 ans, le parc automobile mondial a été multiplié par neuf : on comptait environ 100 millions de véhicules en 1956, aujourd’hui, il y en a plus de 900 millions. Depuis 1973, il est passé de 300 millions à 900 millions aujourd’hui ; soit une augmentation de 200% à rapprocher des 40% d’augmentation de la demande de pétrole pour les besoins du transport mondial sur la même période.

De plus, la combustion de carburants à base de pétrole créée de la pollution et aggrave l’effet de serre par l’émission de gaz nuisant à ce phénomène notamment (dioxyde de carbone, méthane…). Une utilisation massive de ce type de ressource entraîne donc une dégradation de la situation planétaire.Depuis une trentaine d’années, lors de la prise de conscience du risque encouru, des mesures et des technologies sont développées et expérimentées. Par exemple, depuis les années 1970, l’utilisation de nouveaux carburants dits « biocarburants » a été encouragée par les Etats-Unis et d’autres pays, dont le Brésil. On a vu précédemment que la consommation de pétrole n’est pas proportionnelle à l’augmentation du parc automobile mondial depuis 1973 jusqu’à nos jours. Ceci traduit les résultats obtenus par les constructeurs automobiles pour la réduction de la consommation de carburant.D’un point de vue technique, d’autres filières ont été exploitées, comme la pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène, la voiture hybride... Des améliorations ont été apportées sur les moteurs et les carburants déjà existants, tant au niveau environnemental que technique (meilleur rendement, meilleures performances…).

Ceci nous amène à poser les questions suivantes auxquelles nous allons ensuite essayer de répondre : Quelles seront les solutions envisagées pour assurer l’avenir de l’automobile ? Quelles seront les nouvelles sources d’énergie lors de l’« après pétrole » ? Quelles seront les conséquences économiques et sociales de ces changements ?

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Pour tenter de répondre à ces problématiques, nous allons traiter : dans un premier temps, les différents types de moteurs qui sont et seront adaptés aux

voitures ; dans un second temps, nous étudierons les carburants et combustibles nécessaires au

fonctionnement de ces moteurs ; puis dans un troisième et dernier temps, les enjeux de ces technologies au niveau du

développement durable, c'est-à-dire tant d’un point de vue politique, social, et environnemental qu’économique.

Dans la suite du texte, les termes notés en bleu sont définis dans le lexique. Les personnalités répertoriées en violet ont leurs biographies présentes à la fin du dossier.

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PARTIE I : LES MOTEURS ADAPTES AUX VOITURES | 5

Quel avenir pour nos voitures ?Moteurs, Carburants, enjeux au niveau du développement durable

Le carburant adapté aux voitures détenant le monopole est incontestablement l’essence. Néanmoins, les ressources nécessaires à la fabrication de cette dernière sont limitées et possèdent divers inconvénients. C’est pour cette raison que diverses études sont menées afin d’apporter une solution valable sur les court et long termes.

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I MOTEURS ADAPTES AUX VOITURES 9

A HISTORIQUE – ORIGINE DES MOTEURS À COMBUSTION INTERNE ET ÉVOLUTIONS 9B MOTEUR À EXPLOSION 11

1. HISTORIQUE 112. MOTEUR QUATRE TEMPS À ALLUMAGE COMMANDÉ 11

A. CONSTITUTION 11B. FONCTIONNEMENT 12

i. Cycle de Beau de Rochas 123. MOTEUR DEUX TEMPS 14

A. HISTORIQUE 14B. TECHNIQUE 14C. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS 15

i. Avantages 15ii. Inconvénients 15

4. CARACTÉRISATION D’UN MOTEUR À EXPLOSION 15A. POINTS CARACTÉRISTIQUES 15B. REFROIDISSEMENT 17

i. Refroidissement à air 17ii. Refroidissement liquide 17iii.Refroidissement à huile 17

C. ARCHITECTURES DES MOTEURS À EXPLOSION 17i. Caractéristiques 17ii. Architecture des moteurs à explosion 18iii.Illustrations 19

D. BILAN : AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DU MOTEUR À EXPLOSION 19

i. Avantages 19ii. Inconvénients 20

C MOTEUR À PISTONS ROTATIFS – MOTEUR WANKEL 201. HISTORIQUE 202. CYCLE DE FONCTIONNEMENT 20

CYCLE DE FONCTIONNEMENT DU MOTEUR WANKEL ERREUR ! SIGNET NON DÉFINI.

3. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS 21

PARTIE I : LES MOTEURS ADAPTES AUX VOITURES | 6

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A. AVANTAGES 21B. INCONVÉNIENTS 21

D MOTEUR DIESEL 221. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ET CARACTÉRISTIQUES 22

A. LE CYCLE DIESEL À QUATRE TEMPS 22i. Admission 23ii. Compression de l’air 23iii.Injection 23iv.Echappement 23

B. RENDEMENT D’UN MOTEUR DIESEL 232. USAGE 243. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS 24

A. AVANTAGES 24B. INCONVÉNIENTS 25

E PILE À COMBUSTIBLE 251. HISTORIQUE 252. EXEMPLE DE PILE À COMBUSTIBLE : LA PILE À COMBUSTIBLE À HYDROGÈNE 26

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 263. AUTRE EXEMPLE DE PILE À COMBUSTIBLE : LA PILE À COMBUSTIBLE AU MÉTHANOL 28

A. PRINCIPES GÉNÉRAUX 28B. FONCTIONNEMENT (RÉACTIONS) 28C. APPLICATIONS 29

4. LES AUTRES TECHNOLOGIES DE PILE À COMBUSTIBLE (FUEL CELL – FC) 29

A. TABLEAU RÉCAPITULATIF DES TECHNOLOGIES DE PILES À COMBUSTIBLE 29

5. APPLICATIONS DE PILE À COMBUSTIBLES DANS LE DOMAINE DE L’AUTOMOBILE 316. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS 32

A. AVANTAGES 32i. Un haut rendement énergétique 32ii. Silencieuses 32iii.Emissions limitées 32iv.Modularité 33v. Diverses températures de fonctionnement 33

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vi.Pas de parties rotatives 33B. INCONVÉNIENTS 33

i. Le coût 33ii. Poids et volume 34iii.Durée de vie 34iv.Gestion thermique du module 34

F VOITURE HYBRIDE : PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA TOYOTA PRIUS 34

1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT – HYBRIDE 342. AVANTAGES, INCONVÉNIENTS, CRITIQUES 36

a. Avantages 36b. Inconvénients 36c. Critiques 36

G CONCLUSION 37

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II MOTEURS ADAPTES AUX VOITURESA HISTORIQUE – ORIGINE DES MOTEURS À COMBUSTION

INTERNE ET ÉVOLUTIONSLe moteur à combustion interne provient directement de la machine à vapeur. En effet, la machine à vapeur est une invention dont les évolutions les plus significatives datent du XVIIIe siècle. C'est un moteur thermique à combustion externe, il transforme l'énergie thermique que possède la vapeur d'eau fournie, par une ou des chaudières, en énergie mécanique. Comme première source d'énergie d'origine mécanique constructible et maîtrisable par l'homme, elle a eu une importance majeure, lors de la Révolution industrielle. Mais au XXe siècle, elle a été supplantée par la turbine, le moteur électrique et le moteur à explosion.

Le moteur à combustion interne est dispositif qui fournit de l'énergie mécanique par transformation de l'énergie calorifique, libérée par la combustion d'un combustible.

Il existe quatre types principaux de moteurs à combustion interne : Le moteur à allumage commandé, ou moteur à explosion Le moteur à piston rotatif ou moteur Wankel Le moteur Diesel La turbine à gaz

De nombreux types de moteurs utilisent le principe de la propulsion à réaction. Le moteur à allumage commandé, inventé par le technicien allemand Nikolaus August Otto, est le moteur à explosion à essence, devenu classique, utilisé pour la propulsion des automobiles et des avions ; le moteur Diesel, conçu par Rudolf Christian Karl Diesel, fonctionne suivant un principe différent et utilise du gazole ou de l'huile lourde comme carburant. Ce moteur est utilisé dans les générateurs électriques, la propulsion des navires, des camions et des bus, ainsi que dans certaines automobiles. Le moteur à allumage commandé et le moteur Diesel existent en deux temps ou quatre temps. Le moteur à piston rotatif a été inventé par Félix Wankel, il a le même fonctionnement que le moteur à explosion.A partir de 1959, avec les missions spatiales Apollo, la pile à combustible se développe. Elle devient alors envisagée pour le remplacement du moteur à explosion.En 1999, la Toyota Prius se commercialise. Cette voiture hybride fait fonctionner en synergie un moteur électrique et un moteur à explosion à essence.

Voici un schéma annoté pouvant être utile dans la description du moteur notamment.

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Schéma annoté d’un moteur à explosion

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B MOTEUR À EXPLOSION

1. HISTORIQUELe premier brevet concernant un moteur à explosion a été déposé par François Isaac de Rivaz le 30 janvier 1807. Le moteur à explosion est donc né en Valais il y a deux siècles. Son invention remplace la vapeur par l'explosion d'un mélange gazeux pour faire avancer un véhicule. Le moteur à explosion est né. L'idée d'Isaac de Rivaz ouvre la voie à l'ère de l'automobile. En 1862, Beau de Rochas énonce le principe du moteur à quatre temps. La première automobile contenant un moteur à explosion voit le jour en 1886. Elle est l'œuvre de Carl Benz.

Le moteur se compose d'un cylindre placé verticalement. L'explosion projette vers le haut un piston à l'intérieur du cylindre. En retombant, le piston tire une corde reliée aux roues avant d'un chariot provoquant ainsi le mouvement du véhicule.

En 1813 l'inventeur construit un second véhicule de six mètres de long équipé de roues de deux mètres de diamètre. Il le nomme "grand char mécanique". Le cylindre fait 1,5 mètre de long et le piston parcourt 97 centimètres à chaque explosion.

A chaque course du piston, le char avance de quatre à six mètres. Les essais sont effectués sur un chemin en pente que le char gravit sur une distance de 26 mètres avec 4 personnes à bord et une charge de 700 kg. Le véhicule circule alors à une vitesse de 3 km/h.

Le moteur à explosion est un type de moteur à combustion interne. Il a diverses utilisations : La propulsion des véhicules de transport (avion à hélice, automobile, moto, camion,

bateau) Le fonctionnement d’une multitude d'outils mobiles (tronçonneuse, tondeuse à gazon).

Il se différencie du moteur Diesel car il nécessite, contrairement à ce dernier, une étincelle pour le déclenchement de la combustion du mélange.

2. MOTEUR QUATRE TEMPS À ALLUMAGE COMMANDÉCe moteur désigne les moteurs utilisant comme carburant de l'essence, ou de l'alcool, voire un gaz (GPL). Il désigne également ceux dont le déclenchement du temps moteur est dépendant d'une source d'énergie externe (bougie, trembleur...).

A. CONSTITUTIONCes moteurs transforment l'énergie chimique stockée dans un carburant en énergie mécanique grâce à des combustions très rapides, d'où le terme d'explosions.

Ils sont constitués d'un ou plusieurs cylindres contenant les combustions. Dans chaque cylindre, un piston coulisse en un mouvement rectiligne. Ce mouvement est transformé en rotation, par l'intermédiaire d'une bielle reliant le piston au vilebrequin (assemblage de manivelles sur un axe). Chaque cylindre est fermé par une culasse munie d'au moins deux soupapes. L'une d'elle permet de relier le cylindre au collecteur d'admission et, l'autre au collecteur d'échappement.

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B. FONCTIONNEMENTSon cycle de fonctionnement se décompose en quatre temps et suit le cycle de Beau de Rochas. Le mouvement du piston est initié par la combustion (augmentation rapide du volume des gaz) d'un mélange de carburant et d'air (comburant) qui a lieu durant le temps moteur. C'est le seul temps produisant de l'énergie, les trois autres temps en consomment mais le rendent possible.

Le piston se déplace pendant le démarrage grâce à une source d'énergie externe (souvent un démarreur : un moteur électrique est couplé temporairement au vilebrequin) jusqu'à ce qu'au moins un temps moteur produise une force capable d'assurer les trois autres temps avant le prochain temps moteur. Le moteur fonctionne alors seul et produit un couple sur l’arbre à came.

Sciences et Avenir

A) CYCLE DE BEAU DE ROCHASLe cycle de Beau de Rochas est le cycle à quatre temps des moteurs à explosion. Le principe a été défini par Beau de Rochas en 1862.

(1) DESCRIPTION

Ce cycle est caractérisé par quatre temps ou mouvements linéaires du piston :

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( A ) A D M I S S I O N

Le cycle commence à un point mort haut, quand le piston est à son point le plus élevé. Pendant le premier temps le piston descend, un mélange d'air et de carburant est aspiré dans le cylindre via la soupape d'admission.

( B ) C O M P R E S S I O N

La soupape d'admission se ferme, le piston remonte comprimant le mélange admis.( C ) C O M B U S T I O N – D É T E N T E

Le mélange air-carburant est alors enflammé, habituellement par une bougie d'allumage, aux environs du deuxième point mort haut (remontée complète du piston).L'expansion des gaz portés à haute température lors de la combustion force le piston à descendre pour le troisième temps. Ce mouvement est le seul temps moteur (produisant de l'énergie directement utilisable).

( D ) E C H A P P E M E N T

Lors du quatrième et dernier temps les gaz brulés sont évacués du cylindre via la soupape d'échappement poussés par la remontée du piston.

(2) LES SOUPAPES

Les soupapes sont actionnées par un arbre à cames. C'est un axe comportant des bossages de forme oblongue appelés cames. L'arbre à cames entraîné par l'arbre moteur ou vilebrequin, est relié à ce dernier par une liaison sans glissement (pignon, chaîne, courroie dentée divisant par deux la vitesse de rotation (deux tours de l'arbre moteur = un tour d'arbre à cames). Les cames sont en liaison avec les soupapes qu'elles poussent par l'intermédiaire de poussoirs ou de culbuteurs, les faisant s'ouvrir au moment opportun. Les soupapes sont munies de ressorts qui les referment lorsque les cames les libèrent.

(3) AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

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Le cycle à quatre temps est plus efficace que le cycle à deux temps mais requiert davantage de pièces mobiles et de savoir-faire.

3. MOTEUR DEUX TEMPS

A. HISTORIQUELe premier moteur à deux temps fut imaginé et réalisé par Jean-Joseph Étienne Lenoir en 1860. Il fonctionne selon le cycle de Beau de Rochas mais intègre deux de ses étapes dans un seul mouvement de piston.

Dans sa version économique dotée d'un simple carburateur son rendement est plus faible et il est plus polluant, mais d’une puissance et d'un couple nettement plus élevés (60 à 70 % à isocylindrée et isorégimes). Il est demeuré longtemps le moteur exclusif et performant des cyclomoteurs et de quelques motos sportives répliques de motos de compétition en grand prix et tout-terrain.

Depuis 1990, on s’intéresse de nouveau au moteur à deux temps pour l'automobile mais en injection directe, ce qui constitue une évolution, sans utilisation concrète pour l'instant, notamment du fait de la difficulté de maîtriser la dépollution.

B. TECHNIQUE

Les moteurs « deux temps » respectent le cycle Beau de Rochas en utilisant les deux côtés du piston : la partie supérieure pour les phases de compression et de phases de combustion et la partie inférieure pour assurer le transfert des gaz d'admission (et par voie de conséquence, d'échappement). Ils épargnent ainsi les mouvements (latences, frottements…) de deux cycles non producteurs d'énergie et produisent davantage de couple et de puissance.

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C. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

B) AVANTAGESLes moteurs « deux temps » permettent de bénéficier théoriquement du double de travail par cycle (un temps moteur par tour de vilebrequin, au lieu d'un temps moteur pour deux tours de vilebrequin pour le moteur quatre temps). Cependant l'étanchéité demeure difficile à assurer et certains effets de l'emplacement de canaux de transfert de gaz (admission et échappement) limitent le gain pratique à 70 % du travail.

Les principaux avantages de ces moteurs sont : Une combustion à chaque tour moteur, donc une puissance massique très élevée

malgré des régimes souvent relativement faibles Une simplicité de construction (peu de pièces en mouvement) Une certaine fiabilité qui en découle Une faible consommation de carburant uniquement avec une injection directe de

carburant Une certaine capacité à utiliser les carburants provoquant des combustions détonantes

C) INCONVÉNIENTSLes principaux inconvénients des moteurs deux temps sont :

Une usure rapide, surtout à haut régime, due aux canaux de transferts qui torturent les segments à leur passage : ils y subissent des contraintes différentes et importantes, usant le cylindre anormalement dans ces zones)

Le niveau de pollution par hydrocarbures est important, du fait qu'une partie du mélange air essence admis ne brûle pas et sort directement par l'échappement (solution technique : l'injection directe). De plus l'huile utilisée pour la lubrification brûle différemment de l'essence

Le graissage pose problème (surtout au niveau des segments et du bas moteur) car l'huile diluée dans l'essence pour assurer la lubrification ne privilégie pas spécialement ces zones ; de plus, elle brûle mal donc produit des composés imbrûlés, qui ont tendance à se déposer au lieu d'être évacués par l'échappement

Absence quasi totale de frein moteur due à la faible inertie des pièces en mouvement.

Pour ces différentes raisons, les moteurs deux temps économiques à carburateurs sont en voie de disparition, car ils polluent beaucoup plus que des moteurs quatre temps équivalents (tondeuses à gazon, tronçonneuses, vélomoteurs, moteurs hors-bord, petits groupes électrogènes, véhicules de modélisme…)

Les émissions de polluants des moteurs deux temps et le nombre élevé de ces moteurs rendent nécessaire l'application de normes de réduction de pollution.

4. CARACTÉRISATION D’UN MOTEUR À EXPLOSION

A. POINTS CARACTÉRISTIQUESUn moteur à explosion est caractérisé par :

Sa cylindrée : C’est le volume total de tous cylindres déplacés durant un cycle. Elle est calculée à partir du diamètre d'un cylindre (l'alésage ou diamètre intérieur du cylindre, en millimètre), de la distance

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parcourue par un piston (la course) et, du nombre de cylindres. La cylindrée est donc le volume balayé par un piston entre le point mort haut (PMH) et le point mort bas (PMB), donc pour un aller-retour. La cylindrée est homogène à un volume par nombre de mouvement, elle sera donc exprimée en m³/tour ou m³/aller-retour dans le système international des unités. Ainsi la cylindrée est plus couramment exprimée en litre pour les voitures et en cm³ pour les motos.La surface d’un piston correspond au diamètre ouvert par l'alésage des cylindres et se calcule

selon la formule de l'aire d'un disque : S=π . R2=π . D2

4

En multipliant la surface du piston par la course et le nombre de pistons, on obtient la cylindrée totale. La course C est la distance parcourue entre les deux positions extrêmes du piston. Elle est égale à deux fois l'excentricité du vilebrequin.V cylindr é e=N .C .S=N .C .π .R

2

Son couple maximal exercé sur l'axe Le couple correspond à la force qu'exerce le moteur sur les roues. Plus le couple d’un moteur sera important, plus il aura de faciliter à s'élancer, et donc à reprendre, ou à tracter... Plus le couple est bas en régime, et plus la voiture est dite souple.Le couple spécifique, ou couple au litre est le rapport du couple maximal par le volume de la cylindrée.

Sa vitesse maximale de rotation du vilebrequin Elle est généralement exprimée en tours par minute. Le régime (en tours/min) est la vitesse de rotation du vilebrequin. Le régime maximum correspond au régime à partir duquel le rupteur intervient pour éviter une casse moteur.

Sa puissance développée P :

Si l'objet est en rotation sous l'action d'un couple (en N.m) et tourne à la vitesse de rotation instantanée (en rad.s-1), alors la puissance instantanée vaut (en W)

Elle doit être mesurée selon certaines normes définissant en particulier les accessoires mis en œuvre et les conditions de température et de pression. Elle est toujours supérieure à la puissance réellement disponible aux roues pour un véhicule du fait des pertes dans la transmission. Le cheval-vapeur électrique européen est défini comme valant 736 watts (= 1 ch).Les chevaux fiscaux (tax horsepower) quant à eux déterminent le montant de la carte grise et de l’ex vignette, et entrent en partie dans le montant de la taxe sur les véhicules de société. Ils sont désignés en France par l'abréviation CV, contrairement aux chevaux-vapeur ch.

Son taux de compression ou rapport volumétriqueIl exprime le rapport entre le volume laissé dans l'un de ses cylindres au point mort bas (PMB) et au point mort haut (PMH). Plus il est élevé plus le mélange est comprimé donc plus l'explosion sera forte, donc difficile à gérer (choc mécanique, température …) mais plus le rendement du moteur sera élevé.

B. REFROIDISSEMENT

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N : le nombre de cylindresC : la course du pistonS : l'aire de la section du piston

R : le rayon de la section du piston D : son diamètre

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Les combustions répétées surchauffent les pièces en contact (piston, cylindre, soupape) et se diffusent sur l'ensemble des pièces mécaniques du moteur. Il faut donc les refroidir sous peine de destruction. Pour un bon fonctionnement, les moteurs à explosion ont besoin d’une température régulière et adaptée.

D) REFROIDISSEMENT À AIRLe refroidissement à air a longtemps été la référence pour les moteurs de motocyclette, mais les problèmes entraînés par le haut rendement de ces moteurs (casses, usure prématurée) ont conduit à la quasi généralisation du refroidissement liquide, malgré les avantages spécifiques pour la motocyclette du refroidissement à air (encombrement, poids, simplicité, prix).

E) REFROIDISSEMENT LIQUIDEC'est l'anglais Samuel Brown qui inventa le refroidissement du moteur par de l'eau afin d'améliorer les performances du refroidissement. Dans son moteur, l'eau entraînée par une pompe circule autour des cylindres entourés d'une chemise, l'eau est refroidie par contact direct avec l'air ambiant.Le radiateur, servant à refroidir un liquide, fut inventé en 1897 par l'ingénieur allemand Wilhelm Maybach. Il mit au point un radiateur composé d'un faisceau de conduits courts et étroits entre lesquels circule l'air. L'air peut être accéléré par un ventilateur placé devant ou derrière lui. Ce radiateur est situé dans un circuit fermé ou semi-fermé empli d'un liquide (à base d'eau) assurant le refroidissement du moteur.Dans les moteurs les plus anciens, la circulation d'eau est assurée par thermosiphon : l'eau chauffée par le moteur monte vers le radiateur, placé en hauteur. Une fois refroidie, elle redescend vers le moteur. Dans les moteurs modernes, on utilise une pompe à eau.Un contrôle permanent de la température vise à maintenir l'eau et l'huile dans des conditions permettant une lubrification optimale.Idéalement, la température du liquide de refroidissement est d'environ 75°-95° Celsius.

F) REFROIDISSEMENT À HUILETous les moteurs à combustion interne utilisent déjà un liquide pour la lubrification des pièces en mouvement, l'huile qui circule, propulsée par une pompe. Il suffit donc de faire circuler ce liquide dans les zones les plus chaudes pour en assurer le refroidissement.Tous les moteurs à explosion utilisent plus ou moins le refroidissement par huile. Certaines voitures utilisent même un refroidissement air-huile.

C. ARCHITECTURES DES MOTEURS À EXPLOSION

G) CARACTÉRISTIQUES

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H) ARCHITECTURE DES MOTEURS À EXPLOSIONARCHITECTURE CARACTERISTIQUES AVANTAGES INCONVENIENTS UTILISATIONSCylindres en ligne Les cylindres en ligne sont une

architecture des moteurs à combustion interne où les cylindres sont placés les uns à côté des autres. C'est l'architecture de moteur automobile la plus utilisée en Europe.

Facile à construire.Relativement bon marché.Plus léger que le même nombre de cylindres disposés en V.Distribution simple à assurer (une seule rangée de cylindres = une seule mécanique de distribution).Bon équilibrage naturel à partir de 5 cylindres.

L'encombrement pour un grand nombre de cylindres (plus long qu'un moteur à plat en en V, mais moins large).Vibrations importantes pour les 2, 3, 4 cylindres (nécessite des artifices, comme des balanciers d'équilibrage).

C'est la configuration classique de la plupart des moteurs 4 et 5 cylindres. BMW est le seul constructeur à fabriquer en grande série des moteurs 6 cylindres en ligne pour l'automobile.Des moteurs marins ont jusqu'à 10 cylindres en ligne.

CYLINDRES EN V Les cylindres en V sont une architecture de moteurs à explosion où les cylindres sont placés les uns à côté des autres longitudinalement mais décalé d'un certain angle (15 à 120°) latéralement par paire, ce qui permet de les placer plus près les un des autres, les têtes de cylindre s'intercalant les unes avec les autres.Les bielles d'une paire de cylindres sont généralement placées sur le même maneton du vilebrequin, rarement sur deux manetons décalés.

Moteur plus compact (presque deux fois plus court qu'un moteur en ligne ayant le même nombre de cylindres)Vilebrequin plus court donc plus léger et plus rigideMoins de vibrations, régularité cyclique parfaite,(mais seulement pour un V6 à 60°,ou un V12 à 72°)

Plus de vibrations, surtout pour un V à 45°ou à 90°Moteur plus complexe, plus cher à fabriquerMoteur plus large

Moteurs de voitures à : 4, 6, 8, 10 ou 12 cylindres ;Moteurs de motocyclettes : 1 à 8 cylindres (rarement plus de 4) ;Moteurs de grande ou très grande puissance : camions, engins de génie civil, bateaux (jusqu'à 24 cylindres).

CYLINDRES EN W Développé par le groupe Volkswagen, le moteur à cylindres en W est, à l'origine, une variante du moteur avec cylindres en V qui comporte 3 bancs de cylindres

Réduction supplémentaire de la longueur par rapport au moteur en V standard.

Un peu plus large.Coût élevé.

Ce type de moteur a principalement été utilisé dans le domaine de l'aviation. Quelques voitures récentes de luxe utilisent cette architecture (Bugatti Veyron)

CYLINDRES OPPOSÉS HORIZONTALEMENT (BOXER)

Un Boxer, ou moteur à plat, est un type de Moteur à combustion interne où les cylindres sont opposés deux à deux, contrairement à beaucoup de moteurs (cylindres en ligne ou en V).

L'avantage principal du moteur à plat face au moteur en V est qu'il donne un très bon équilibre, parce que le mouvement d'un piston est automatiquement équilibré par le mouvement de l'autre piston (à ceci près que les pistons ne sont pas rigoureusement opposés). Le centre de gravité est abaissé par rapport à un moteur vertical ou oblique.Il peut être refroidi par air.

La largeur du véhicule est augmentée ce qui oblige à monter le moteur assez haut afin de ne pas trop pénaliser la garde au sol, ce qui diminue l'avantage théorique du centre de gravité.Il est plus bruyant que les autres types de moteurs.

Utilisé surtout dans l’aviation. Certaines motos et voitures utilisent ce type de moteur, comme la Porche Boxer ou la Citroën Deux Chevaux.

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I) ILLUSTRATIONS

Moteur à cylindres en ligne Moteur à cylindres en V

Moteur à cylindres en W Moteur à cylindre à plat

D. B ILAN : AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DU MOTEUR À EXPLOSION

J) AVANTAGESLes moteurs à explosion sont assez légers et petits, compensant un couple un peu faible par une vitesse de rotation élevée. Leur source d'énergie est peu encombrante et rapidement renouvelable, ce qui en fait des moteurs tout à fait indiqués pour équiper de petits véhicules roulants, mais aussi volants. Il n'est plus nécessaire de traîner sa tonne de charbon en plus d'une citerne d'eau pour espérer avancer à une vitesse raisonnable.La facilité d'utilisation et de maintenance de ce type de moteur explique également son succès. Aussi, ces moteurs ne sont pas délicats et fonctionnent sans problème avec divers carburants, sans qu'il soit nécessaire de procéder à des modifications importantes. L'essence peut être remplacée par de l'alcool ou du gaz et le gazole par des huiles végétales, ce qui pourrait nous permettre de conserver nos véhicules personnels après l'épuisement des réserves pétrolières. Au début du XXIe siècle, apparaissent des véhicules "flex-fuel" (bi-carburation) : ils fonctionnent à l’éthanol E85 (un composé de 85% d’éthanol et 15% d’hydrocarbures).

K) INCONVÉNIENTS

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Ils ne sont vraiment efficaces qu'à assez basse altitude, là où la teneur de l'air en oxygène est forte. Par exemple, les moteurs à explosion ont permis l'envol des avions, mais ils les limitent également dans leur évolution. La combustion entraîne le rejet de gaz potentiellement polluants. Ils sont, de ce fait, malgré des aménagements spécifiques, désignés comme une des principales sources de pollution des villes.

C MOTEUR À PISTONS ROTATIFS – MOTEUR WANKEL

1. HISTORIQUEL'ingénieur allemand Félix Wankel travailla 40 ans sur un moteur révolutionnaire qui ne comporte qu'une seule pièce en mouvement. Il mettra finalement au point ce moteur rotatif en 1953. Pour l’anecdote, c'est l'usine allemande d'automobile N.S.U. qui s'est engagée la première à fabriquer ce moteur et à en équiper ses voitures à condition que le prototype tourne 1000 Heures d'affilée à plein régime pour prouver sa fiabilité. Mais, à la 992ème, Le moteur explose et blesse grièvement Félix Wankel lui même ! L'usine allemande d'automobiles N.S.U. acceptera tout de même d'équiper certaines de ses voitures de ce moteur, ainsi que Citroën en France et Mazda au Japon par la suite. Mercedes donna également naissance à une série de prototypes qui n'eut malheureusement pas de suite. La consécration fut la victoire au 24 heures du Mans 1991 de Mazda avec la 787B équipée d'un moteur à piston rotatif.

Contrairement aux moteurs deux et quatre temps, le moteur Wankel n’a que peu de pièces. Il reste assez simple de conception.

2. CYCLE DE FONCTIONNEMENT

Comme nous l'avons vu, le moteur à piston rotatif réalise sous une forme particulière, les quatre phases classiques d'un moteur à explosion :

L’admission La compression La combustion L’échappement

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A: StatorB: RotorC: Arbre ExcentriqueD: BougieE: AdmissionF: Echappement

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3. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

A. AVANTAGESLes avantages de fonctionnement procurés par le moteur à piston rotatif sont nombreux et variés.

Le silence : ce moteur n'ayant aucune pièce en mouvement alternatif, son équilibrage est excellent, ce qui lui assure un fonctionnement privé de vibrations, limitant par la même le niveau sonore à l'intérieur du véhicule, quelque soit le régime de rotation.

La combustion : en se faisant à faible pression et sur une durée importante, la combustion permet une véritable douceur de fonctionnement en éliminant les chocs existant sur un moteur classique. Dans ces derniers, les gaz sont entraînés par le piston qui descend, rendant difficile la combustion complète du mélange. Dans le moteur rotatif, le piston entraîne les gaz, à une vitesse qui croît avec le régime moteur.

B. INCONVÉNIENTSL'étanchéité : le seul réel désavantage du moteur Wankel est le problème d'étanchéité au niveau des sommets du rotor, mais cela suffit à rendre sa conception problématique, surtout pour la production en série.

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D MOTEUR D IESELInventé en 1911 et portant le nom de son créateur, Rudolf Diesel, le moteur diesel est un moteur alternatif à combustion interne dans lequel l'allumage du mélange s'effectue par simple compression. Ils sont appelés moteurs à autoallumage.

Les moteurs Diesel, ont un rendement thermique plus élevé que les moteurs à essence. Ils sont préférés pour leurs fortes puissances : plus de 3 000 ch. C’est pourquoi ils sont utilisés pour la propulsion des navires. Autrefois trop lourds, trop encombrants et trop chers, ils

équipent aujourd'hui de plus en plus d'automobiles. Un moteur diesel est un moteur à combustion interne dont l'allumage n'est pas commandé, mais spontané, par phénomène d'autoallumage et n'a donc pas besoin de bougies d'allumage. Cela est possible grâce à l'utilisation d'un très fort taux de compression permettant d'obtenir une température de 450 à 500 ˚C. Des bougies de préchauffage sont souvent utilisées pour augmenter la température de la chambre de combustion, mais leur présence n'est pas systématique.

Les moteurs Diesel fonctionnent, habituellement, au gazole, au fuel lourd ou aux huiles végétales. Ils peuvent aussi bien être à deux temps qu'à quatre temps. Ce type de moteur au taux de compression élevé a connu une expansion rapide en automobile à partir de 1990.

1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT ET CARACTÉRISTIQUESComme le moteur à explosion à essence, le moteur Diesel est constitué de pistons coulissant dans des cylindres fermés par une culasse reliant le cylindre aux collecteurs d'admission et d'échappement et munie de soupapes commandées par un arbre à cames. Il repose sur l'autocombustion d'un mélange air / gazole / huile végétale brute qui, comprimé dans 1/20 du volume du cylindre (environ 65 bar), voit sa température portée à environ 450 °C. Sitôt comprimé, le mélange s'enflamme seul (sans bougie) presque immédiatement. En brûlant, il augmente fortement la température et la pression, repoussant le piston qui fournit un travail sur une bielle, laquelle entraîne la rotation du vilebrequin (ou arbre manivelle faisant office d'axe moteur).

A. LE CYCLE D IESEL À QUATRE TEMPSNous n’étudierons pas le moteur Diesel deux temps : nous traiterons uniquement le cycle Diesel à quatre temps, le cycle Diesel à deux temps étant très peu répandu.Le cycle thermodynamique du moteur Diesel diffère du cycle du moteur à explosion. Dans le moteur Diesel, la combustion s'effectue à volume constant, et non à pression constante. La plupart des moteurs Diesel sont des moteurs à quatre temps. Nous allons donc seulement traiter le cycle diesel à quatre temps.

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Moteur Diesel Fiat Multijet

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L) ADMISSIONLe cylindre aspire de l'air pur par la soupape d'admission. Nous noterons que dans le moteur à explosion, c'est un mélange d'air et d'essence.

M) COMPRESSION DE L’AIRL'air est comprimé, ce qui l'amène environ à 440 °

N) INJECTIONLe combustible vaporisé est injecté sous forte pression dans la chambre de combustion et brûle instantanément, la température de l'air étant très élevée dans la chambre de combustion. Ainsi, à la différence du moteur à explosion, le mélange gazeux s'enflamme ici de lui-même. Cependant, certains moteurs Diesel sont dotés d'un système d'allumage électrique auxiliaire pour enflammer le carburant au démarrage du moteur et jusqu'à la fin de la période de chauffe.

O) ECHAPPEMENTLes gaz brûlés s’échappent par l'ouverture de la soupape d'échappement, poussés par la remontée du piston.

B. RENDEMENT D’UN MOTEUR D IESELLe rendement des moteurs Diesel est supérieur à celui des moteurs à explosion. Pour les moteurs récents, le rendement est légèrement au-dessus de 40 %. Les moteurs Diesel sont en général des moteurs lents avec des vitesses de 100 à 750 tr/mn, alors que les moteurs à explosion classiques ont une vitesse de 500 à 5 000 tr/mn. Certains modèles de moteurs Diesel

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ont, cependant, des vitesses de rotation atteignant 2 000 tr/mn. Comme les moteurs Diesel fonctionnent à des taux de compression plus élevés ils sont, en général, construits avec des matériaux plus lourds que les moteurs à allumage commandé, mais cet inconvénient est contrebalancé par un meilleur rendement, et par le fait qu'ils consomment des combustibles moins onéreux.Les vitesses de rotation des moteurs diesels sont très différentes d'un moteur à un autre. En effet plus le moteur est gros, plus le diamètre du piston est grand, et plus le moteur est lent. Trois classes de moteurs sont ainsi définies :

Moteur lent : moins de 200 tr/min Moteur semi-rapide : entre 400 et 1000 tr/min Moteur rapide : 1000 tr/min et plus

A Saint Nazaire on fabrique des moteurs Diesel quatre temps destinés aux applications marines, ferroviaires et de production d'électricité dont la puissance s'étend de 1500 ch à 24 000 ch. Certains moteurs Diesel lents, moteurs de type à 2 temps, atteignent 100 000 ch.

2. USAGEOn utilise le moteur Diesel lorsque l'on a un besoin d'un couple important ou d'un bon rendement (locomotives, bateaux, camions) ou sur les automobiles.En revanche, il est rarement utilisé sur les motos et les avions, notamment pour une question de masse embarquée. Toutefois, l'utilisation aéronautique de moteurs Diesel commence à se développer.En France, le gazole bénéficie d'une taxation légèrement plus favorable que pour l’essence, les moteurs Diesel semblent donc plus économiques à l'usage bien que plus chers à l'achat.

3. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

A. AVANTAGESLes raisons de son succès dans l'automobile, en plus d'avantages fiscaux qui relèvent de la politique et non de la technique, tiennent essentiellement à son rendement supérieur à celui du moteur à essence. Ce rendement peut être encore amélioré par l'utilisation d'un turbocompresseur et l'injection directe à haute pression.Il faut noter que même si l'injection directe existe depuis le début du moteur Diesel, elle n'était pas utilisée en automobile pour des raisons techniques (fumées et bruit supérieurs), mais seulement sur les moteurs lents (industriels, poids-lourds et marins).Avec les nouveaux injecteurs-pompe, rampe commune et piézo-électrique la pression atteint jusqu'à 2 500 bars (contre 900) ce qui assure une pulvérisation du gazole turbulente, continue, constante et bien répartie, essentielle pour une bonne combustion ; cette technologie porte le nom de HDI (chez le constructeur automobile PSA) pour « High-pressure Direct Injection » ; CDI (chez le constructeur Mercedes-Benz), DCI (chez le constructeur Renault)…Pour faciliter le départ à froid en élevant la température des parois de la chambre de combustion et de l'air admis, les moteurs diesel sont équipés de systèmes de préchauffage (parfois appelés bougies) ou de réchauffage d'air.À l'origine considéré comme un moteur « sale » du fait de son carburant moins raffiné et du bruit important qu'il produisait, le moteur Diesel est aujourd'hui moyennement performant en termes de pollution aussi bien atmosphérique que sonore. Les motorisations Diesel produisent actuellement moins de CO2 que les moteurs à essence. Certains constructeurs ont mis en place le filtre à particules, système de filtration utilisé pour éliminer quasi totalement les fines particules, contenues dans les gaz d'échappement.Ce moteur peut brûler de l'huile végétale à la place du gasoil issu du pétrole.

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B. INCONVÉNIENTSLes inconvénients des premiers moteurs Diesel qui avaient tendance à être plus lourds, plus bruyants et moins puissants n'existent plus sur les véhicules modernes grâce, en particulier, au turbocompresseur à géométrie variable. Néanmoins, certains problèmes subsistent. En particulier, ils émettent des particules polluantes, même si, aujourd'hui, les particules sont mieux gérées et mieux contenues et ceci grâce à une meilleure gestion du moteur et à un filtre à particules.Des solutions pour l'amélioration de ce moteur au niveau du bruit (claquements notamment à froid), de l'émission de particules et d'oxydes d'azote sont aujourd'hui proposées.La réduction du niveau sonore dépend beaucoup de la gestion de l'injection et bien entendu des dispositions d'insonorisation.La réduction de la quantité de particules émises dépend de la qualité du carburant et des dispositifs permettant de les diminuer (amélioration de l'injection, multiples injections, ..). Certaines particules sont difficilement combustibles donc un filtre à particules assez coûteux est nécessaire. Cette technologie se généralise toutefois depuis l'adoption des normes antipollution européennes EURO IV. Cependant certains filtres à particules laissent encore passer les particules les plus fines et les plus cancérigènes.Le problème des oxydes d'azote (NOx) sera sans doute plus difficile à résoudre car ils sont créés en présence d'oxygène aux températures élevées par ailleurs nécessaires à un bon rendement. Les émissions de particules et de NOx sont un équilibre entre une combustion efficace, une émission de NOx faible et un niveau de particule émis faible.Le diesel produit une pollution d'une tonne de CO2 pour 250 litres de diesel. Il semble par conséquent difficile de diminuer les NOx sans diminuer le rendement des moteurs. Or ce dernier détermine directement l'émission de dioxyde de carbone (CO2), un des gaz responsable de l'effet de serre.La voie de la catalyse des NOx semble aussi difficile car ils sont assez stables et se dégradent en quatre heures sous l'effet des ultraviolets pour se transformer en ozone O3, gaz très irritant, toxique donc nuisible en basse atmosphère, mais indispensable en haute altitude.L'utilisation des moteurs Diesel permet donc de réduire les émissions de CO2, au détriment des émissions de particules.

E PILE À COMBUSTIBLEUne pile à combustible est une pile où la fabrication de l'électricité se fait grâce à l'oxydation sur une électrode d'un combustible réducteur (par exemple l'hydrogène) couplée à la réduction sur l'autre électrode d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air.

1. HISTORIQUELes piles à combustible ont été découvertes en 1839 par William Grove, mais elles sont restées dans l'oubli jusqu'aux programmes spatiaux des années 1960. Depuis la fin des années 80 - début des années 1990, de nombreux acteurs s'y intéressent de nouveaux : entreprises, centres de recherche, universités et gouvernements. Des prototypes ont été réalisés : véhicules, chargeur de batteries de portables, systèmes de génération de chaleur et d'électricité, mais les piles sont encore une technologie en développement dont on attend une réelle percée dans 10 ou 15 ans selon le secteur.Nous avons choisi d’étudier principalement la pile à hydrogène et seulement d’évoquer les autres technologies de piles à combustible.

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2. EXEMPLE DE PILE À COMBUSTIBLE : LA PILE À COMBUSTIBLE À HYDROGÈNE

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENTLe fonctionnement d'une telle pile est particulièrement propre puisqu'il ne produit que de l'eau et consomme uniquement des gaz. Mais jusqu'en 2006, la fabrication de ces piles est très coûteuse.

Une des difficultés majeures réside dans la synthèse et l'approvisionnement en dihydrogène. Sur Terre, l'hydrogène n'existe en grande quantité que combiné à l'oxygène (H2O), au soufre (H2S) et au carbone (combustibles fossiles de types gaz ou pétroles). La production de dihydrogène nécessite donc soit de consommer des combustibles fossiles, soit de disposer d'énormes quantités d'énergie à faible coût, pour l'obtenir à partir de la décomposition de l'eau, par voie thermique ou électrochimique.

Le dihydrogène est donc difficile à produire mais également à stocker.

Schéma d'une pile à combustible.

La pile à combustible transforme l'énergie chimique en énergie électrique directement. C'est un générateur.

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Elle ressemble à une pile ordinaire. Elle possède une cathode et une anode séparées par un électrolyte qui assure entre autres le passage du courant par transfert ionique des charges.

Elle continue de fonctionner tant qu'elle est approvisionnée en hydrogène et oxygène.

La pile à combustible fonctionne sur le mode inverse de l'électrolyse de l'eau. Ici, on supprime la source de tension, on alimente en hydrogène et oxygène et on constate l'apparition d'une tension électrique entre les deux électrodes : le dispositif est devenu un générateur électrique qui fonctionnera aussi longtemps qu'il sera alimenté. Pour cela elle est constituée de deux électrodes (anode et cathode) séparées par un électrolyte, matériau qui bloque le passage des électrons mais laisse circuler les ions. Le combustible à base d'hydrogène H2 est amené sur l'anode. Le dihydrogène va se transformer en ions H+ et libérer des électrons qui sont captés par l'anode. Les ions H+ arrivent sur la cathode où ils se combinent aux ions O2 constitués à partir de l'oxygène de l'air, pour former de l'eau. C'est le transfert des ions H+ et des électrons vers la cathode qui va produire un courant électrique continu à partir de l'hydrogène. Cependant cette tension ne dépasse pas 0,7 V par cellule ; il faut donc utiliser un grand nombre de cellules en série pour obtenir la tension requise. Le courant électrique produit par la pile est continu ; il est donc souvent nécessaire de placer en aval de la pile un onduleur permettant la transformation du courant continu en un courant alternatif, notamment lorsque l'installation est utilisée pour fournir du courant domestique.

Les réactions sont rendues possibles par la présence d'un catalyseur de dissociation de la molécule de dihydrogène qui peut être une fine couche de platine divisé sur un support poreux qui constitue l'électrode à hydrogène.

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Le fonctionnement d'une pile à combustible à hydrogène est particulièrement propre puisqu'il ne produit que de l'eau et consomme uniquement des gaz. Mais de telles piles sont aujourd'hui hors de prix, notamment à cause des quantités non négligeables de platine qu'elles nécessitent.

3. AUTRE EXEMPLE DE PILE À COMBUSTIBLE : LA PILE À COMBUSTIBLE AU MÉTHANOL

A. PRINCIPES GÉNÉRAUXLes piles à combustible à méthanol direct (DMFC) ou Direct-Methanol Fuel Cell sont une sous-catégorie de piles à combustible à membrane d'échange de protons dans lesquelles le combustible, le méthanol (CH3OH), n'est pas reformé mais est fourni directement à la pile à combustible.Le méthanol, en étant fourni directement à la pile à combustible, permet d'éviter un reformage catalytique compliqué, et permet aussi un stockage plus facile que l'hydrogène, ne nécessitant ni hautes pressions ni températures basses car liquide. La densité énergétique du méthanol (quantité d'énergie relâchée lors de l'utilisation d'un volume donné de méthanol) est beaucoup plus importante que celle de l'hydrogène, même fortement comprimé.

B. FONCTIONNEMENT (RÉACTIONS)Les DMFC sont basées sur l'oxydation du méthanol sur une couche de catalyseur afin de former du dioxyde de carbone (CO2). De l'eau est consommée à l'anode et est produite à la cathode. Les protons (ion H+) sont transportés au travers de la membrane échangeuse de protons vers la cathode où ils réagissent avec de l'oxygène afin de produire de l'eau. Les électrons sont transportés via un circuit externe de l'anode vers la cathode, procurant ainsi de l'énergie aux équipements externes.Les demi-réactions sont :

Anode : CH3OH + H2O → CO2 + 6 H+ + 6 e-

Cathode : 1,5 O2 + 6 H+ + 6 e- → 3 H2O Ce qui donne globalement : CH3OH + 1,5 O2 → CO2 + 2 H2O

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C. APPLICATIONSCe type de pile reste intéressant, bien qu'il pose encore certains problèmes techniques.On pense surtout à ce type de pile pour les piles miniatures ou micro-piles : chargeur de téléphone portable, ordinateur, caméscopes ; ces piles pourraient remplacer les piles "normales" dans les divers appareils électriques...Un autre domaine est l'automobile (toujours en tant qu'auxiliaire): Energy Visions Inc. (EVI) a ainsi construit une DMFC d'une puissance de 300W pouvant servir de générateur auxiliaire pour un véhicule militaire. Le but d'EVI est de tenter de s'introduire sur le marché des petits véhicules (voiture de golf, motos) voire des systèmes hybrides. On voit aussi apparaître des piles pour les vélos électriques...Sur le plan stationnaire, les DMFC pourraient aussi avoir quelques applications mais limitées car elles entrent en concurrence directe avec les PEMFC: on peut les voir comme sources de secours pour des villages isolés. Dans ce même domaine, EVI s'intéresse aussi à la recharge des batteries pour les militaires.

4. LES AUTRES TECHNOLOGIES DE PILE À COMBUSTIBLE (FUEL CELL – FC)

AFC (Alkalin) : Alcaline (surtout dans le créneau spatial) PEMFC - PEM (Polymer Exchange Membran) : à membrane polymère échangeuse de

protons DMFC (Direct Methanol): au méthanol direct PAFC (Phosphoric Acid): à l'acide phosphorique MCFC (Molten Carbonate) : à carbonates fondus SOFC (Solid Oxyd) : à oxyde solide

TABLEAU RÉCAPITULATIF DES TECHNOLOGIES DE PILES À COMBUSTIBLE

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P) TABLEAU RÉCAPITULATIF DES DIFFÉRENTES TECHNOLOGIES DE PILES À COMBUSTIBLE

Description ÉlectrolyteIons mis en œuvre

Gaz à l'anode

Gaz à la cathode Puissance Température de

fonctionnementRendement électrique Maturité Domaine

AFC – Pile à combustible alcaline

Hydroxyde de potassium OH– dihydrogène dioxygène 10 à 100

kW 60°C – 90°CStack : 60–70 % Système : 62 %

Commercialisé/ Développement

Portable, transport

PEMFC - PEM – Pile à combustible à membrane d'échange de protons

Membrane polymère H+ dihydrogène dioxygène 0,1 à 500

kW 60–100°CStack : 50–70 % Système : 30–50 %

Commercialisé/ Développement

portable, transport, stationnaire

DMFC – Pile à combustible à méthanol direct

Membrane polymère H+ méthanol dioxygène mW à 100

kW 90–120°C Stack : 20–30 %

Commercialisé/ Développement

transport, stationnaire

PAFC – Pile à combustible à acide phosphorique

Acide phosphorique H+ dihydrogène dioxygène jusqu'à 10

MW environ 200°CStack : 55 % Système : 40 %

Développement transport, stationnaire

MCFC – Pile à combustible à carbonate fondu

Carbonate de métaux alcalins

CO32–

dihydrogène, Méthane, Gaz de synthèse

dioxygène jusqu'à 100 MW environ 650°C

Stack : 55 % Système : 47 %

Développement/ Mise sur le marché

stationnaire

SOFC – Pile à combustible à oxyde solide

Céramique O2–

dihydrogène, Méthane, Gaz de synthèse

dioxygène jusqu'à 100 MW 800–1050°C

Stack : 60–65 % Système : 55–60 %

Développement stationnaire

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5. APPLICATIONS DE PILE À COMBUSTIBLES DANS LE DOMAINE DE L’AUTOMOBILE

General Motors :Hydrogen 3 présenté en mai 2004.Sequel voiture. La pile à hydrogène de 73 kW est alimentée par trois bouteilles à gaz bobinées composite de dihydrogène de 700 bars (2005).Michelin :Prototype de voiture Hy-light fonctionnant avec une pile à hydrogène (présentation en mars 2005). La pile est alimentée par du dihydrogène provenant de trois bouteilles haute pression bobinées composite.Toyota :Voiture cinq places FCHV-4 et bus FCHV-US1. Ces programmes ont été présentés pour la première fois en 2001. Ils comportent une pile à hydrogène de 90 kW.

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6. AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS

A. AVANTAGES

Q) UN HAUT RENDEMENT ÉNERGÉTIQUE

Le rendement électrique dépend du type de pile, il varie entre 40 et 70%. Il faut cependant tenir compte du système global avec les auxiliaires (pompes, échangeur, reformeur...), du fonctionnement sous pression…Une spécificité des piles est que le rendement électrique ne diminue pas et même augmente à charge partielle. Ce rendement ne diminue donc pas dans le cas de petites installations, à la différence des installations conventionnelles (turbines à gaz) où les petites unités de quelques kW ont de faibles rendements. Le rendement chute à très faible charge en raison de la consommation des accessoires. En ce qui concerne les véhicules automobiles, on ne peut considérer le seul rendement du système pile: il faut comparer les véhicules avec des bilans du "puits à la roue" en comptabilisant la transformation du carburant (extraction, transport, procédés de raffinage, transport et distribution). Les chiffres donnés sont souvent issus de simulations faites avec des modèles de véhicules sur un parcours type (parcours européen).

Le rendement d'un moteur thermique (du réservoir à la roue) se situe entre 21 et 24% (essence ou diesel), ces rendements étant susceptibles d'être améliorés (23 à 27%)

Le rendement d'une PEMFC varie de 33% (reformage de l'essence), à 38 % (reformage du méthanol) et jusque 50% (hydrogène gazeux). En considérant en plus le moteur électrique, on obtient un rendement du réservoir à la roue variant de 22 à 33% selon le carburant.

R) S ILENCIEUSESLors de leur fonctionnement, les piles sont silencieuses : dans les systèmes PAC, seuls certains organes comme les compresseurs, les pompes, le système de ventilation produisent un léger bruit. Les émissions sonores de la pile à combustible sont de 58 dB à 10 mètres. Ceux qui ont déjà vu un véhicule électrique savent qu'il est très silencieux, au point qu'on ne l'entend pas arriver.

S) EMISSIONS LIMITÉESOn cite les piles à combustible comme atout dans la lutte contre la pollution, en particulier la limitation des gaz à effet de serre définie par la Conférence de Kyoto. Les émissions produites par un système pile dépendent étroitement du carburant utilisé et de son origine. Les émissions à considérer sont les gaz à effet de serre, en particulier le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), les oxydes d’azote (NOx)

En matière de propulsion automobile, une classification a été faite selon leurs émissions : ZEV (Zero Emissions Vehicles) SULEV (Super Ultra Low Emission Vehicles) ULEV (Ultra Low Emission Vehicles). Les véhicules utilisant de l'hydrogène sont classés ZEV. Ceux qui ont un reformeur seront des ULEV ou SULEV. Si on ne considère que le véhicule :

Il ne produit rien s'il fonctionne à l'hydrogène Il produit un peu de CO2, CH4, CO s'il fonctionne au méthanol ou à l'éthanol Il produit un peu de CO2, CH4, CO, SO2 pour de l'essence

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Mais si on considère toute la chaîne du "puits à la roue", les gains apparaissent surtout au niveau du CO, NOx, particules et poussières. Ces calculs dépendent des hypothèses faites sur la provenance des carburants et la méthode d'obtention du dihydrogène. On peut avoir un très large spectre de résultats selon la façon de produire H2. On obtient les plus faibles émissions quand on a un véhicule PAC fonctionnant à l'hydrogène, celui ci étant produit par une électrolyse avec de l'électricité renouvelable.

T) MODULARITÉ Les piles sont constituées de cellules élémentaires mises en parallèle ou en série pour obtenir la puissance voulue. Il est donc possible en adaptant le nombre de cellules ainsi que la surface de chacune d'obtenir toutes les puissances possibles entre 1 kW et plusieurs MW. Pour les piles de très petite puissance, on a recours à des techniques de miniaturisation.

U) D IVERSES TEMPÉRATURES DE FONCTIONNEMENTPour les piles de faible température de fonctionnement, c'est un avantage sur deux points :

Le rendement électrique est meilleur à basse température Cette température est plus adaptée aux applications mobiles ou portables qui n'ont pas

besoin de la chaleur produite par la pile.En revanche, pour les piles de température de fonctionnement plus élevée, on peut utiliser la chaleur pour des applications domestiques ou industrielles voire un couplage avec une turbine.

V) PAS DE PARTIES ROTATIVESIl n'y a aucune partie rotative dans une pile à combustible, aucun mouvement: il n'y a donc pas d'usure mécanique pour le cœur de la pile. Sa tenue chimique et sa longévité restent encore à prouver car les prototypes actuels ont une durée de vie encore limitée.

B. INCONVÉNIENTS

W) LE COÛTC'est LE plus gros problème actuellement : dans les applications automobiles, le prix des piles est 100 fois supérieur à celui assurant la compétitivité et de 20 à 50% trop élevé pour les applications stationnaires. Ce coût se répartit entre les composants suivants (sachant que cela dépend fortement du type de pile et de sa puissance et que cela variera dans le futur avec les progrès technologiques) :

La pile Le reformeur Le convertisseur AC/DC.

Pour la pile (PEMFC), le coût va se répartir entre la membrane, les électrodes, le catalyseur, les plaques bipolaires.

Le platine qui recouvre les électrodes et dont le prix est voisin de 17 Euros/g (un prix appelé à évoluer à la hausse en fonction de la demande...), sachant que pour une pile de 70 kW, il fallait un peu plus de 400 g de platine.

Les membranes qui coûtent autour de 400 Euros/m2

Les plaques d'interconnexion et de refroidissement qui sont en graphite usiné et dont la fabrication est coûteuse, - à cela s'ajoutent des auxiliaires et l'assemblage des éléments.

De nombreux progrès ont déjà été faits en termes de teneur en platine, mais pour les

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membranes et les plaques, il faudrait revoir le processus de production et l'impact d'une production en série sur les coûts.

X) POIDS ET VOLUMECes deux aspects sont des contraintes pour les applications automobiles de la PAC. Il faut en effet que la pile et le module de stockage de carburant soient intégrables au véhicule sans que cela n'affecte l'habitabilité. D'autre part, le système pile ne doit pas être trop lourd pour ne pas affecter les performances du véhicule.

Y) DURÉE DE VIELa plupart des piles sont encore des prototypes, on a donc peu de renseignements sur la durée de vie des piles. Les contraintes diffèrent selon que l'application :

Automobile : quelques milliers d'heures Stationnaire : au moins 40 000 heures

Dans cette optique, il faut prendre en compte les frais de maintenance (inconnus pour le moment) et la possibilité de changer une ou plusieurs pièces dans le système. Seuls les prototypes qui seront testés dans les années à venir permettront d'apporter une réponse.

Z) GESTION THERMIQUE DU MODULE Le module pile à combustible doit encore être intégré au reste du système. Dans le cas des applications automobiles, il faut évacuer la chaleur générée par la pile (pour éventuellement l'utiliser pour le reformage). Cela impose donc un système de refroidissement efficace.

F VOITURE HYBRIDE : PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DE LA TOYOTA PRIUS

Une automobile hybride est un véhicule faisant appel à plusieurs types d'énergie distincts pour fonctionner.On parle généralement d'automobile hybride pour désigner plus spécifiquement une automobile disposant de deux types de motorisation : Moteur thermique Moteur électriqueIl existe un principe général de fonctionnement qui consiste à faire fonctionner soit le moteur électrique, soit le moteur thermique, soit les deux en même temps selon les modèles.La voiture hybride la plus connue est sans aucun doute la Toyota Prius. Nous allons donc étudier en détail son principe de fonctionnement.Lorsque le véhicule est immobile, les deux moteurs sont à l'arrêt.

Au démarrage, c'est le moteur électrique qui assure la mise en mouvement de la voiture, jusqu'à des vitesses plus élevées.

Lorsque des vitesses plus élevées sont atteintes, le moteur thermique prend le relais. En cas de grande accélération, on observe la mise en marche des deux moteurs à la fois,

qui permet d'avoir des accélérations équivalentes au moteur de même puissance, voire supérieures.

En phase de décélération et de freinage, l'énergie cinétique est utilisée pour recharger les batteries.

Étant donnés les trois types de fonctionnement différents, le choix du régime est en général confié à l'ordinateur de bord.

1. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT – HYBRIDE

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PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Phase

Au démarrage et à vitesse basse A vitesse de croisière Récupération

Illustration

Caractéristiques

Au démarrage le système hybride utilise uniquement les moteurs électriques alimentés par la puissance de la batterie en laissant le moteur essence coupé. Le moteur électrique produit plus de puissance en rotation (tr/m) basse que le moteur essence, ainsi le moteur électrique fournit un démarrage spontané et agréable.À l'allumage c'est le moteur essence qui effectue la phase de la préparation jusqu'à ce que le moteur soit réchauffé.

Le système hybride exploite la puissance prédominante du moteur essence à la vitesse croisière. La puissance du moteur essence entraîne directement les roues et selon les conditions, la partie répartie au générateur se transforme en électricité pour alimenter les moteurs électriques afin de fournir une puissance supplémentaire au moteur essence. L'utilisation de deux puissances motrices : essence et électrique permet d'exploiter l'énergie produite par le moteur essence sans la moindre perte. Grâce à la dualité de ce groupe motopropulseur, électricité et carburant, l'énergie produite par le moteur essence sera exploitée à la moindre perte.

Le système hybride utilise le moteur essence à son rendement maximal, la puissance peut être excédentaire. Dans ce cas le générateur récupère cette puissance en électricité, rechargeant la batterie afin de profiter au maximum de toute l'énergie produite.

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2. AVANTAGES, INCONVÉNIENTS, CRITIQUES

AA) AVANTAGESCe type de motorisation diminue d'environ 20 % la consommation des véhicules et permet donc de limiter les émissions polluantes, sans avoir à sacrifier pour autant les performances ou l'autonomie, comme c'est le cas des véhicules uniquement électriques actuellement sur le marché.Le premier véhicule de ce type à être commercialisé en grande série en France est la Toyota Prius. Cette dernière a été désignée comme la voiture de l'année 2004. Depuis, d'autres grands constructeurs automobiles ont annoncé des programmes de recherche importants dans ce domaine, notamment General Motors (qui s'associe dans ce domaine avec Mercedes), Ford, et plus récemment PSA Peugeot Citroën (réalisation de la première voiture hybride diesel-électrique).

BB) INCONVÉNIENTSLes accumulateurs électrochimiques de ces véhicules n'ont pas une durée de vie aussi longue que le véhicule lui même, il faut donc changer ceux-ci une ou plusieurs fois avant le recyclage total du véhicule, ce qui entraîne un surcoût de maintenance et une obligation importante de recyclage pour le fabricant.

CC) CRITIQUESCertains constructeurs ont mis en avant que l'économie en carburant occasionnée par la technique hybride pour des véhicules à essence étant proche de celle du passage de l'essence au diesel. Elle n'avait donc pas de sens sur les marchés à fort taux d'utilisation de moteurs diesel comme l'Europe. Ces mêmes détracteurs projettent donc des hybrides diesel.

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G CONCLUSIONTous les types de moteurs à explosion traités précédemment possèdent leurs avantages et leurs inconvénients. Actuellement, il est impossible de déterminer quel moteur est le mieux approprié à l’automobile. Les constructeurs sont donc à la recherche de nouveaux systèmes et technologies permettant d’apporter des solutions innovantes. Cependant, un nouvel aspect est mis en avant depuis quelques années : les conséquences de l’utilisation du moteur sur l’environnement. En effet, la recherche de nouveaux types de moteurs est principalement portée sur l’amélioration de leur rendement. C’est donc au niveau du carburant utilisé que la différence pourrait s’établir.

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Tableau récapitulatif

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Quel avenir pour nos voitures ?Moteurs, Carburants, enjeux au niveau du développement durable

Le carburant adapté aux voitures détenant le monopole est incontestablement l’essence. Néanmoins, les ressources nécessaires à la fabrication de cette dernière sont limitées et possèdent divers inconvénients. C’est pour cette raison que diverses études sont menées afin d’apporter une solution valable sur les court et long termes.

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SOMMAIRE

II. LES COMBUSTIBLES ADAPTÉS AUX VOITURES 42

A. INTRODUCTION ET PRINCIPES GÉNÉRAUX 42B. LES CARBURANTS D’ORIGINE FOSSILE 42

1. ESSENCE 42A) CARACTÉRISTIQUES 42B) INDICE D’OCTANE 43C) PRIX DE L’ESSENCE 44D)CONSOMMATION 45

2. LE GAZOLE ET LE FIOUL 45A) LE GAZOLE : CARACTÉRISTIQUES 45B) LE FIOUL 46

3. GPL (GAZ DE PÉTROLE LIQUÉFIÉ) 46A) CARACTÉRISTIQUES 46B) STOCKAGE 46C) UTILISATION DES GPL 47D)BILAN ÉCOLOGIQUE DU GPL 47

C. LES BIOCARBURANTS 481. HVC (HUILE VÉGÉTALE CARBURANT) 48

A) HISTORIQUE 48B) DIFFÉRENTES HUILES 49C) CONSERVATION 52D)UTILISATION DE L’HVC COMME CARBURANT 52E) UTILISATIONS 52F) LES LÉGISLATIONS 53

2. BIOÉTHANOL 53A) CARBURANTS ET MOTEURS À ÉTHANOL 54B) LA PRODUCTION DE BIOÉTHANOL DANS LE MONDE 55C) L’AVENIR DU BIOÉTHANOL 56

3. LE BTL 56A) PREMIERS ESSAIS 56B) PRODUCTION ET PROCÉDÉ DE SYNTHÈSE MODERNE 56

4. BIODIESEL OU DIESTER ET EMHV 57

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A) FABRICATION 57B) PERFORMANCES COMPARÉES AVEC LES AUTRES CARBURANTS 57C) IMPACT ENVIRONNEMENTAL 58D)LA MARCHE DU BIODIESEL 58E) LE DIESTER FRANÇAIS 58

D. L’ÉLÉMENT HYDROGÈNE 591. APPROCHE PHYSIQUE 592. PROCÉDÉS DE FABRICATION 59

A) LE CONDITIONNEMENT DE L’HYDROGÈNE 60B) LE TRANSPORT DE L’HYDROGÈNE 60C) LE STOCKAGE DE L’HYDROGÈNE 60D)LE TRANSFERT DE L’HYDROGÈNE 60

3. UTILISATION DE L’HYDROGÈNE 60A) HYDROGÈNE ET MOTEUR À COMBUSTION INTERNE 60B) HYDROGÈNE ET PILE À COMBUSTIBLE 61

4. EN CONCLUSION 61E. LE MÉTHANOL 62

1. SYNTHÈSE DE MÉTHANOL 622. UTILISATIONS 623. PRODUCTION DE MÉTHANOL DANS LE MONDE 63

F. CONCLUSION 64

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II. LES COMBUSTIBLES ADAPTÉS AUX VOITURES

A. INTRODUCTION ET PRINCIPES GÉNÉRAUXUn carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.Leur principal avantage est d'avoir une grande densité énergétique, c'est-à-dire qu'ils peuvent fournir beaucoup d'énergie pour une masse ou un volume donné (C'est ce qui permet à un véhicule d'avoir une grande autonomie).Comme son nom l'indique, un carburant contient du carbone. Dans le cas de l'hydrogène par exemple on parlera de combustible.Le carburant est souvent un liquide et parfois un gaz. Il est stocké dans le réservoir des véhicules. Un réservoir de voiture peut généralement contenir 50 litres.Les carburants peuvent être classés de différentes manières. On distinguera les carburants fossiles des biocarburants, puis nous évoquerons le combustible hydrogène.Les carburants fossiles sont ceux qui proviennent de la transformation des matières organiques mortes mélangées à divers minéraux à de grandes profondeurs. Cette transformation nécessite plus d'un million d'années et se déroule à des températures et pressions très élevées. Les carburants fossiles sont en quantité limitée sur terre. Les carburants issus du pétrole sont aussi appelés hydrocarbures.Les biocarburants eux, proviennent de plantes ou animaux. Parmi les produits développés commercialement, les plus connus sont le bioéthanol et le biodiesel.Les moteurs à combustion interne ne peuvent pas accepter tout type de carburant.Les moteurs à allumage commandé, plus connus sous le terme de "moteurs à essence" peuvent tourner à l'essence, GPL, GNV, autres gaz et parfois avec un mélange de bioéthanol et d'essence voire d'essence pure. Parfois certaines modifications du véhicule sont nécessaires.Dans les moteurs à essence, la formation du mélange avec l'air est assurée par le carburateur avant son admission dans les cylindres par les soupapes. Les moteurs à auto inflammation peuvent tourner au gazole classique aussi appelé pétrodiesel ou avec un mélange de biodiesel et de diesel. Ici encore, des adaptations du véhicule peuvent être nécessaires.

B. LES CARBURANTS D’ORIGINE FOSSILE

1. ESSENCE

A. CARACTÉRISTIQUESL’essence utilisée comme carburant dans les moteurs thermiques ou moteur à explosion à allumage commandé est un mélange d’hydrocarbures, auxquels sont parfois ajoutés d’autres produits combustibles. On y trouve en moyenne :

20 à 30% d’alcanes 5% de cycloalcanes 30 à 45% d’alcènes 30 à 45% d’hydrocarbures aromatiques

Ces produits sont, pour l’essentiel, issus de la distillation du pétrole.La combustion d’un mélange d’air et de vapeur d’octane produit une déflagration, dont le front de flamme dans le mélange se propage à une vitesse inférieure à la vitesse du son (ordre de grandeur 20 m/s). Au contraire, pour l’heptane, la combustion provoque une détonation, le front de flamme se déplace plus vite que le son et engendre une onde de choc.

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En l'état actuel des technologies un moteur à détonation aurait une durée de vie très courte par rapport aux moteurs à explosion actuels. Ce terme de moteur à explosion est cependant peu précis, car les déflagrations tout comme les détonations sont toutes les deux des explosions.

B. INDICE D’OCTANE

DD) CARACTÉRISTIQUESLes vitesses de combustion des mélanges d’octane et d’heptane sont intermédiaires entre les deux précédentes, elles servent de référence pour déterminer l’indice d'octane d’un carburant à tester. Si, par exemple, le front de flamme d’un mélange d’air et de ce carburant se déplace à la même vitesse que pour un mélange comportant 95% d’iso-octane et 5% d’heptane, alors on dit que ce carburant a un indice d’octane de 95. Naturellement, cette détermination doit se faire dans des conditions normalisées. On comprend par ailleurs que les mélanges composés exclusivement d’heptane et d’octane auront tous des indices d’octane compris entre 0 et 100.Des mélanges avec d’autres produits permettent néanmoins d’avoir des indices d’octane supérieur à 100, il faut alors les définir par extrapolation : certaines essences de compétition, dites « essences aviation » atteignent environ 110. Pendant de très nombreuses années, on ajoutait à l’essence une certaine quantité de plomb tétraméthyle Pb(CH3)4 ou mieux de plomb tétraéthyle Pb(C2H5)4 afin de diminuer la tendance à la détonation d’essences contenant un fort pourcentage d’heptane. C’était une manière d’augmenter artificiellement l’indice d’octane (on gagnait 10 points avec 1 g/l de PTE) et de favoriser la lubrification des moteurs mais cela conduisait à disperser dans l’environnement de fortes quantités de plomb, métal dont on connaît la toxicité. Les essences comportant du plomb sont désormais interdites. On connaît d’autres solutions, pas forcément exemptes d’inconvénients, par exemple utiliser davantage d’hydrocarbures aromatiques (beaucoup plus toxiques que les alcanes ...), ajouter des alcools (en provoquant des risques de corrosion des moteurs), etc.

Un carburant dont l’indice d’octane est trop faible a tendance à provoquer une combustion trop brutale, mais présente aussi une fâcheuse tendance à l’auto-inflammation lors de la compression dans les cylindres du moteur et au cliquetis. Plus le taux de compression du moteur est élevé, plus la température atteinte lors de la compression des gaz est élevée et plus l’indice d’octane doit se rapprocher de 100. Comme on le sait par ailleurs, l’augmentation du taux de compression améliore, conformément aux lois de la thermodynamique, le rendement du moteur, en augmentant l’écart des températures de la source chaude et de la source froide. Un moteur conçu pour fonctionner avec un carburant ayant un certain indice d’octane peut sans problème être alimenté avec un autre carburant d’indice plus élevé, mais pas l’inverse.

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EE) D IFFÉRENTES VALEUR D’ INDICE D’OCTANEDeux valeurs de l’indice d’octane existent :

L’Indice d’Octane Recherche (Research Octane Number, RON) caractérise le comportement d’un carburant à bas régime ou lors des accélérations.

L’Indice d’Octane Moteur (Motor Octane Number, MON) évalue la résistance d’un carburant au cliquetis à haut régime.

FF) D IFFÉRENTS TYPES D’ESSENCELes divers types d’essences actuellement disponibles sont :

l’essence sans plomb 95 ou « Eurocarburant » (indice d’octane 95), l’essence sans plomb 98 (indice d’octane 98), le « super » (indice 98, en voie de disparition). Il ne contient plus de plomb mais du

potassium pur et pose des problèmes de fonctionnement.

L’essence sans plomb 98 est plus détergente que l’essence sans plomb 95 et se révèle plus corrosive. Ces deux carburants contiennent de fortes quantités de composants aromatiques qui sont très toxiques. Il faut donc éviter d’en respirer les vapeurs et ne pas s’en servir comme produit de nettoyage ou de dégraissage.

C. PRIX DE L’ESSENCELes hydrocarbures sont fortement taxés. La politique européenne consiste à taxer l'énergie dans le but de :

Restreindre la consommation énergétique (pour sauvegarder les ressources de la planète, mais également l'atmosphère).

Assurer une marge de prix qui pourrait temporiser une augmentation trop brutale du cours du pétrole.

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Réduire la dépendance auprès des pays qui exporte le pétrole. Assurer des revenus assez élevés à l'État.

En France, la TIPP représente 400% du prix de l'essence hors taxe. Pour mieux informer le consommateur et lutter contre l'inflation, le gouvernement a ouvert le 2 janvier 2007 le site prix-carburants.gouv.fr qui permet de connaître les tarifs des carburants partout en France. Pour le moment, seuls les principaux carburants sont recensés. Plus tard, d'autres types de carburant comme le bioéthanol seront pris en compte.

D. CONSOMMATIONDepuis les années 1970 et les deux chocs pétroliers, les politiques des états et des constructeurs eurent pour objectif de réduire globalement la consommation des principaux véhicules automobiles.En France, la consommation moyenne des automobiles est ainsi passée de 8,3 litres aux 100 km à 7 litres en 2004. La consommation du "véhicule neuf moyen" commercialisé en France en 2005 est de 6 litres/100km. D'ailleurs pour la quatrième année consécutive, la consommation globale annuelle de super et de gazole a reculé en France pour revenir au niveau de 1996 soit 29 millions de mètres cubes. Cela est dû à la hausse du prix de l'essence qui entraîne une diminution du nombre de kilomètres parcouru (398 milliards de km en 2005 contre un pic à 404 milliards en 2003) favorisé par une diminution de la vitesse (aidée par des contrôles radar de vitesse en nette augmentation).En moyenne dans le monde, la consommation est de 10 litres/100 km par véhicule particulier.

2. LE GAZOLE ET LE FIOUL

A. LE GAZOLE : CARACTÉRISTIQUESLe gazole, ou gas-oil, est le nom d'un carburant routier. C'est un carburant issu du raffinage du pétrole. Il est utilisé dans les moteurs diesel. En Espagne, on parle aussi de diesel. La masse volumique du gazole est d'environ 850 kg/m³. En France, il n'y a pas obligation d'injecter du gazole dans les moteurs des engins agricoles ou de travaux publics. En général le fioul domestique (FOD), cousin germain du gazole est utilisé à la place. La composition de tous les produits de distillation du pétrole peut varier, et est adaptée à la législation en cours. En effet, la teneur en soufre des combustibles automobiles a des inconvénients, comme la formation plus importante de suies (particules), de

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dioxyde de soufre pouvant ensuite se transformer en acide sulfurique en présence d'eau, ou encore de sulfure d'hydrogène (gaz à l'odeur d'œuf pourri).

B. LE FIOULIl est aussi appelé fioul domestique ou FOD, en France au Québec ou en Suisse, on le nomme également mazout.Il existe aussi le fioul lourd FL, qui est un produit différent.

GG) CARACTÉRISTIQUESLe fioul est issu du raffinage du pétrole, il est très proche du gazole.Son pouvoir calorifique inférieur (PCI) est d'environ 12 kilowattheure par kilogramme (kWh/kg), c'est-à-dire qu'un kilogramme de fioul procure 12 kilowattheure d'énergie en brûlant.

HH) UTILISATIONSIl peut être utilisé dans des moteurs diesels et dans des chaudières. Ses caractéristiques sont très proches de celles du gazole : ces deux produits peuvent donc techniquement être utilisés par les mêmes dispositifs.

II) CADRE LÉGAL EN FRANCEEn France, son utilisation est restreinte au chauffage domestique, industriel ou agricole, ainsi que comme carburant pour les engins agricoles, les bateaux de pêche, et les engins de travaux publics.

3. GPL (GAZ DE PÉTROLE L IQUÉFIÉ)

C. CARACTÉRISTIQUESLe gaz de pétrole liquéfié (GPL) est un mélange d'hydrocarbures légers stocké à l'état liquide et issu du raffinage du pétrole et plus généralement du traitement du gaz naturel. Les hydrocarbures constituant le GPL sont des molécules constituées de 2 à 4 atomes de carbone (Par exemple, il y a l’éthylène, le propylène, le butane…)Le GPL était autrefois considéré comme un résidu de l'extraction du pétrole et était directement brûlé au sommet de torchères. Il est dorénavant récupéré par distillation du pétrole. Le GPLc (GPL-carburant), utilisé comme carburant pour véhicules, est la « fraction lourde » du GPL, mélange de butane et de propane.

D. STOCKAGECes gaz sont stockés sous leur propre pression de vapeur, c’est-à-dire que les conditions de stockage sont telles qu'il y a coexistence des états liquide et gazeux du gaz concerné. Ainsi la pression de stockage dépend uniquement:

de la nature du produit stocké (ses propriétés physiques en particulier) de la température de stockage.

Il existe trois modes de stockage pour les GPL. Les stockages sous pression où les gaz sont stockés à température ambiante.

Par exemple, le propane est stocké sous 7 bars à une température de 15°C.

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Les stockages réfrigérés sous pression, où les gaz sont stockés à une température voisine ou inférieure à 0°C. Ce mode est employé pour les produits présentant des températures critiques (avec risque d'inflammation élevé) basses.

Par exemple, le propylène est stocké sous 5 bars à 0°C. Les stockages cryogéniques. On amène la température du stockage à une valeur

voisine de la température d'ébullition du produit. Par exemple, l'éthylène est stocké à -103°C sous une pression voisine de la pression atmosphérique.

E. UTILISATION DES GPLLe GPL, utilisé notamment dans les briquets (butane), est surtout utilisé comme combustible, pour la cuisine, la production d'eau chaude ou de chauffage, et dans une moindre proportion comme carburant utilisé par les véhicules (5% des véhicules commercialisés en France).L'avantage majeur des GPL est celui d'être très facilement stockable et transportable. C'est l'industrie en France qui exploite le plus grand parc d'équipements sous pression, à savoir environ 57 millions de bouteilles et 1 million de citernes. Disponibles partout en France, les GPL jouent un rôle clé pour économiser l’énergie du territoire. Ils représentent ainsi une alternative intéressante à l'utilisation de l'électricité, notamment dans le domaine du chauffage.Les GPL ont par ailleurs d'autres utilisations en tant que combustibles. Ils sont en effet très utilisés dans les secteurs de l'aviculture, de l'horticulture ainsi que pour le séchage des céréales.Considéré comme propre, le GPL est un carburant qui préserve les performances du véhicule et réduit même l'usure du moteur. C'est en France, à la fin du XXe siècle, le carburant qui a obtenu les plus grands avantages fiscaux : c’est le moins cher à la pompe. Il est disponible dans 2 000 stations en France et constitue donc le seul carburant propre immédiatement et facilement disponible pour les particuliers. Un moteur modifié pour fonctionner au GPL est également capable de tourner avec son carburant classique, il n'y a donc pas de risque de tomber en panne sèche loin d'une pompe.

F. B ILAN ÉCOLOGIQUE DU GPLLe GPL est perçu comme un carburant propre ; son bilan écologique reste pourtant mitigé, même s'il est globalement supérieur à celui des autres carburants. Son utilisation ne produit pas de particules et très peu d'oxyde d'azote ou de benzène, mais les émissions de CO restent proches de celle d'un diesel moderne qui lui est également très supérieur en matière d'émissions de composés organiques non volatiles. Quant aux émissions de CO2, la production au pot d'échappement donne un léger avantage au GPL (environ -5%). Le GPL est désormais aussi utilisé comme combustible de chauffage, son emploi dans les transports réduit donc ses avantages en terme CO2. Il reste une alternative intéressante en matière de diversification énergétique. En effet son origine mixte (pétrole et gaz) permet d'introduire sur ce marché un carburant gazeux, disponible, facile à mettre en œuvre, bénéficiant déjà de stations de distribution mais il n'est qu'un carburant de transition qui peut permettre de reculer l'échéance du pic pétrolier en attendant d'autres solutions.

C. LES BIOCARBURANTSLes biocarburants sont des carburants d'origine végétale issus de la biomasse (d'où le surnom de « carburants verts »). On les produit à partir de déchets végétaux ou de plants cultivés dans ce but. Ils possèdent des propriétés similaires au pétrole et peuvent parfois s'employer dans des moteurs diesel ou des moteurs à essence ; ils se substituent partiellement ou totalement

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aux carburants pétroliers (ex. : avec les HVP, la terminologie européenne est « huile végétale pure »), notamment pour faire rouler les véhicules équipés d'un moteur Flex-Fuel (ou « polycarburant »). Nous allons étudier l’HVC (Huile Végétale Carburant), puis le bioéthanol, le BtL et enfin, le biodiesel ou diester.

Source : UIFPEvolution de la production de biocarburants en France

1. HVC (HUILE VÉGÉTALE CARBURANT)L’huile végétale carburant (HVC) est aussi connue sous les noms d'huile végétale pure (HVP) ou huile végétale brute (HVB). Elle peut être utilisée (jusque 100 %) comme biocarburant pour tous les moteurs diesel (inventé à l'origine pour ce type de carburant), sous réserve de modifications mineures visant à réchauffer le carburant en question, ou, sans modification, en mélange avec du gazole ordinaire (30 % sur tous les véhicules, et jusqu'à 50 % selon les cas). Elle est également la matière première brute qui sert à la fabrication du biodiesel qui est un ester alcoolique utilisé aujourd'hui comme biocarburant, incorporé directement dans le gazole.

A. HISTORIQUEEn 1891, Rudolph Diesel procède à des essais sur ses moteurs (les moteurs Diesel) avec de l'HVB. Il est convaincu que l'huile végétale a un fort potentiel, au même titre que le pétrole et le charbon. Il faut savoir qu'au départ, le moteur « diesel » était tout d'abord connu sous le nom de « moteur à l'huile ».En 1900, une entreprise nommée OTTO présente, lors de l'exposition universelle de 1900 à Paris, un moteur fonctionnant à l'huile d'arachide pour répondre à une demande du gouvernement français.En 1925, l’ingénieur en chef du Génie Maritime de la marine nationale est chargé par celle-ci d'étudier la possibilité d'utiliser des huiles végétales pour ses moteurs lents.De 1939 à 1945, les difficultés d'approvisionnement en hydrocarbures liées à la Seconde Guerre mondiale poussent certaines régions du monde à développer l'utilisation de moteurs

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fonctionnant à l'huile. Des recherches se poursuivront durant les années qui suivirent mais le faible coût du pétrole et les orientations politiques de l'époque y mettent un terme.En 1997, Valenergol est créée et donne un coup d'accélérateur à la filière des HVB. Seulement quelques années plus tard, cette société est poursuivie en justice par les douanes à cause de non respect des Taxes Intérieures sur le Carburant, procédure toujours en cours en 2006.

B. D IFFÉRENTES HUILESTechniquement, n'importe quelle huile végétale (ou même animale) peut être utilisée comme carburant, mais des considérations de prix, de rendement de cultures et d'écobilan en éliminent beaucoup. L'huile d'olive, par exemple, aboutirait à un prix de revient exorbitant. L'utilisation d'huiles-déchets (huiles de friture usagée, graisses d'abattoir, huiles de poissonnerie) est très intéressante du point de vue de l'écobilan : elle n'ajoute pas de cultures supplémentaires, et évite de plus de rejeter ces huiles. Mais les sources possibles sont assez restreintes, d'autant que la collecte ne peut être praticable partout. Il existe de nombreux petits projets utilisant ces huiles. A titre d'exemple, les "Mc Donald’s" français fournissent leurs 6500 tonnes d'huile de friture usagée par an à des sociétés de récupération qui s'en servent pour produire du biodiesel. Voici maintenant différents types d’huile végétale, qui pourraient servir comme carburants dans les années à venir.

JJ) HUILE D’ALGUEElle offre des perspectives très intéressantes.Certaines espèces de micro-algues ont une richesse en huile pouvant atteindre jusqu’à 50% de leur masse. Les 300 espèces sélectionnées par le NREL (Laboratoire National des Énergies Renouvelables du Département à l’Énergie du Gouvernement américain), appartiennent à des groupes aussi variés que les diatomées ou que les algues vertes. Des espèces et des souches capables de vivre dans l’eau salée ou en eau douce et particulièrement riches en huiles ont été sélectionnées.Leur croissance est très rapide : il est possible d'effectuer une récolte complète en quelques jours, ce qui n’est pas le cas du colza. Leur culture automatisée dans des bassins ou des bioréacteurs est aisée. Le rendement des diatomées et chlorophycées est nettement supérieur à celui des plantes terrestres telles que le colza car ce sont des organismes unicellulaires : leur croissance dans un milieu aqueux leur permet un meilleur accès aux ressources : eau, CO2 ou minéraux. C’est pour ces raisons que les algues microscopiques sont capables, selon les scientifiques du NREL « de synthétiser 30 fois plus d’huile à l’hectare que les plantes terrestres oléagineuses utilisées pour la fabrication de biocarburants ». Pour atteindre un rendement optimal les algues ont besoin de CO2 en grande quantité dans les bassins ou les bioréacteurs. Le CO2 est mis à « barboter » dans les bassins et est assimilé par les algues. Il s’agit donc d’une technologie permettant de recycler le CO2. C’est en ce sens qu’elle constitue une avancée dans le domaine environnemental, même si le CO2 produit par les centrales sera malgré tout libéré dans l’atmosphère lors de la combustion du biocarburant obtenu dans les bus ou les voitures.Les micro-algues, qui il y a des millions d’années ont permis avec d’autres organismes marins la formation des hydrocarbures consommés aujourd’hui, vont sans doute nous servir une nouvelle fois.

KK) HUILE D’AMANDEPARTIE II : LES COMBUSTIBLES

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Elle est extraite du noyau des amandes. C'est une huile très peu colorée, elle est relativement chère.

LL) HUILE D’ARACHIDEElle est une huile claire très polyvalente, n’ayant pas besoin de raffinage pour pouvoir être cuite sans risque cancérigène. Par contre, elle ne pourrait être utilisée sans précaution en tant que biocarburant, car elle se fige à des températures trop hautes.

MM) HUILE DE COLZAElle est extraite des graines de colza. C'est une huile très pauvre en acides gras saturés. Elle est facilement utilisable en tant que biocarburant et est peu chère.

NN) HUILE DE LINElle serait, a priori, peu propice à une utilisation en tant que biocarburant, car elle se fige à une température supérieure à 0°C.

OO) HUILE DE MAÏSElle est extraite des grains de maïs, elle est peu chère à l'achat. Si le maïs ne contient qu'une petite proportion de lipides, bien trop peu pour être cultivé spécifiquement pour produire de l'huile, celle-ci peut être récupérée pour la production d'éthanol. Les usines d'éthanol utilisant du maïs peuvent donc fournir aussi de l'huile pour la production de biodiesel, ce qui améliore le rendement de la filière (plus de carburants sont produits à partir d'un kg de maïs).

PP) HUILE D’OLIVE

Elle est extraite à partir d'olives (première pression à froid ou en mélange), et a une belle couleur jaune ou verte caractéristique « vert olive ». Elle est riche en antioxydants. Néanmoins, cette huile a un prix de revient très élevé, et donc peu adapté à une utilisation comme biocarburant.

QQ) HUILE DE PALMEAvec leur rendement de 500 tonnes par km² par an, l'Indonésie et la Malaisie commencent à produire de petites quantités de biodiesel avec cette matière première. Son inconvénient est d'exiger énormément de main-d'œuvre pour la récolte, ce qui rend cette filière uniquement valable dans des pays à très bas salaires. La culture d'huile de palme pour le biocarburant est

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en ce moment massivement développée en Asie du sud-est mais cela a pour effet d’accélérer la déforestation pour fournir les terres nécessaires.

RR) HUILE DE SÉSAMEElle est extraite des graines de sésame. C'est une huile très pauvre en acides gras saturés.

SS) HUILE DE TOURNESOLElle est extraite des graines de tournesol. C'est une huile plutôt légère, très utilisée comme biocarburant; elle semble être la plus intéressante au niveau de l'écobilan. Mais elle présente la particularité de contenir plus de gomme que l'huile de colza, ce qui aura pour effet de boucher plus facilement les conduits d'alimentions en carburant.

TT) HUILE DE MOUTARDEDes variétés de graines de moutarde sont étudiées. Si le rendement en huile est moindre qu'avec le colza, cette plante offre en même temps un autre produit très intéressant : les restes des graines (après extraction de l'huile) constituent un pesticide efficace et biodégradable. De plus la moutarde peut être cultivée avec le blé : elle améliore le rendement du blé l'année suivante et peut se planter et se récolter avec les mêmes machines agricoles.

UU) LE RECYCLAGE DES HUILES DE FRITURE ET D’AUTRES RÉSIDUS GRASIl est tout à fait possible, après décantation et filtration à 1 micron, d'utiliser de l'huile alimentaire usagée (huile issue de fritures par exemple) comme carburant. L'avantage principal de cette formule est de recycler un déchet issu de la biomasse pour produire de l'énergie, en remplacement de produits d'origine fossile. Cependant ces huiles sont fortement acides ce qui présente un risque important à moyen terme pour le moteur. En effet l'huile moteur ("de vidange") est alcaline et le contact avec l'huile carburant neutralise l'huile moteur et peut conduire rapidement à la casse moteur. Néanmoins, cela arrange souvent les restaurateurs et autres professionnels qui ont souvent du mal à se débarrasser de leurs déchets à base d'huile et à les faire recycler. Toutefois, cette huile usagée se trouve en quantité limitée, c'est donc une solution d'appoint mais sûrement pas une solution durable.Dans le même ordre d'idée, quelques usines produisent du biodiesel à partir de résidus gras tels que des graisses d'abattoirs, de l'huile de poisson (déchet des usines de surimi) ou encore de l'huile de vidange. Là encore, ce sont des sources très limitées en quantité, mais leur emploi évite des pollutions locales (certains de ces déchets sont autrement rejetés dans l'environnement) et améliore quelque peu la rentabilité des industries en question.

C. CONSERVATIONL'huile végétale brute se conserve en tant que telle durant plusieurs mois (jusqu'à plus d'un an dans certaines conditions). Les graines d'oléagineux peuvent se conserver durant de longues périodes tant qu'elles sont conservées au sec, et à des températures fraîches (de 2 à 8 °C) et dans des endroits bien aérés. Attention, car en cas de très grandes quantités, il se peut que la température augmente et qu'il y ait production de gaz, avec une possibilité d'explosion.

D. UTILISATION DE L’HVC COMME CARBURANTNous allons étudier une des nombreuses filières possibles pour utiliser de l’HVC comme carburant.

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Après pressage simple dans une machine, l'huile est décantée puis filtrée pour être utilisée directement comme carburant. L'écobilan est très intéressant, mais l'utilisation de l'huile pose quelques problèmes :

L'huile peut s'oxyder, elle sèche et peut générer des problèmes dans les réservoirs. La température d'auto-inflammation est plus élevée. Cela cause parfois des problèmes

au démarrage des moteurs. La température de solidification est assez élevée (les huiles végétales provenant du

colza ou du tournesol figent entre -5 et -15 °C), ce qui est problématique dans les pays froids.

Il existe des solutions techniques à ces inconvénients, mais elles sont assez contraignantes : préchauffage de l'huile grâce à des réservoirs ou injecteurs chauffants, filtres plus performants… Les meilleurs résultats sont obtenus avec des systèmes capables d’alterner l'huile et le gazole en fonction de la température des gaz d'échappement, le circuit d'huile étant chauffé par l'eau du moteur (le liquide de refroidissement). La proportion d'huile maximale que l'on peut utiliser dépend du type d'injection.Des kits de modifications sont maintenant proposés par des entreprises étrangères et il commence à y avoir en France des professionnels qui peuvent faire l'installation de ce type de matériel. La modification du véhicule devient alors beaucoup plus facile et efficace.Un autre problème lié à l'utilisation d'huile carburant est la production de composés organiques nocifs lors de sa combustion. Néanmoins, l'HVC ne produit que du CO2 d'origine naturelle (qui fait partie d'un cycle naturel, contrairement aux carburants fossiles par exemple), ne contient pas de soufre (principal élément polluant du gazole) et semble produire beaucoup moins de particules cancérigènes.Il existe une autre filière pour l’HVC qui vise à produire des esters méthyliques (EMHV), ou biodiesel par estérification, c'est-à-dire la mise en présence de méthanol et d'un catalyseur (généralement de la soude) avec le l’HVC. Cela génère un méthyle ester et de la glycérine.Ce point sera plus développé dans les chapitres suivants.

E. UTILISATIONSL'huile végétale carburant peut être utilisée dans de nombreuses situations. On la retrouve dans l'agriculture comme carburant pour les engins agricoles, dans des moteurs fixes pour produire, par exemple, de l'électricité à base d'énergies renouvelables, mais aussi comme carburant pour véhicules légers ou poids lourds et enfin dans certains chauffages d'appoint adaptés spécialement.L'huile végétale carburant peut également être utilisée dans les chaudières à fioul.

F. LES LÉGISLATIONS

VV) EN FRANCEPlusieurs niveaux de réflexion sont à explorer pour la France :

Le véhicule concerné : la carte grise indique gazole pour ce qui est du carburant, donc l'huile végétale n'est, en théorie, pas utilisable en France...

L'assurance du véhicule : en général, les véhicules Diesel sont assurés pour rouler au gazole uniquement, ainsi en cas d'accident grave, il se peut que cela se retourne contre le conducteur du véhicule. De plus, en cas de modifications du moteur, la voiture peut ne plus être homologuée. Cependant, certaines personnes se sont vues autoriser explicitement par leur assureur la possibilité de rouler à autre chose que du

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gazole et à modifier leur moteur avec des kits officiels, souvent sous la condition que ceux-ci soient montés par un professionnel.

L'huile végétale en tant que carburant : la France ne s'est pas conformée à la directive européenne de 2003 concernant les biocarburants, considérant encore l'usage de l'huile végétale carburant comme illégale pour toute utilisation en dehors d'une exploitation agricole auto-productrice.

WW) EN ALLEMAGNEL'huile végétale carburant est autorisée en Allemagne, qui applique donc jusqu'au bout l'esprit de la directive européenne de 2003 concernant les biocarburants. On trouve en Allemagne de plus en plus de stations services distribuant de l'huile végétale. En ce qui concerne l'homologation des modifications du moteur, certains kits pour adapter son moteur à l'huile végétale sont certifiés et donc 100% légaux en Allemagne. L'Allemagne a récemment mis en place des normes pour définir des standards de qualité d'huile.

XX) EN ESPAGNEOn trouve du biodiesel à de nombreuses stations services. Cependant ce carburant est qualifié de non-polluant, alors qu'il semblerait que ce soit un équivalent au diester français, c'est à dire 70 % de gazole accompagné de 30% d'EMHV (esters d'huile végétale, nécessitant un raffinage poussé et donc polluant).

2. BIOÉTHANOLLe bioéthanol est un biocarburant destiné aux moteurs à essence et cheminées. Il est issu de l’agriculture et appartient à la famille des énergies renouvelables. Les végétaux contenant du saccharose (betterave, canne à sucre…) ou de l’amidon (blé, maïs…) peuvent être transformés pour donner du bioéthanol, obtenu par fermentation du sucre extrait de la plante sucrière ou par distillation de l’amidon du froment ou du maïs. On parle généralement de filière "sucre" pour désigner cette filière de production du bioéthanol. Cet éthanol d’origine biologique n’est rien d’autre que de l’alcool, le même que celui que l’on trouve dans toutes les boissons alcoolisées. Il peut être mélangé à l’essence en des proportions allant de 5 à 85 %. Au-delà de 20 %, des adaptations aux moteurs de voitures sont souvent nécessaires. Par rapport à la filière "huile" permettant de produire de l'huile végétale brute et du biodiesel, la filière "sucre" est de loin la plus développée dans le monde, principalement au Brésil, où le bioéthanol de canne à sucre couvre 22 % des besoins nationaux en carburant, et aux États-Unis, où plus de 10 % de l’essence contient du bioéthanol (principalement de maïs) à hauteur de 10 %.

A. CARBURANTS ET MOTEURS À ÉTHANOL

YY) MÉLANGES AVEC L’ESSENCEIl existe plusieurs types de carburants contenant de l'éthanol la plupart sont des mélanges d'essence et d'éthanol à différentes proportions. On les désigne par la lettre E suivie du pourcentage d'éthanol dans le mélange : par exemple l’éthanol E85 représente un carburant contenant 85% d'éthanol et 15% d'essence. L’éthanol E100 désigne donc l'éthanol pur.

ZZ) DU BIOÉTHANOL À L’ETBE

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L’ETBE (éthyl tertio butyl éther) est le résultat de la synthèse entre 49% de bioéthanol (de masse 47%) et 51% d’isobutylène, une base pétrolière issue des raffineries. Il est destiné à être incorporé à de l’essence, jusqu’à 15%. L'ETBE augmente en effet l'indice d'octane de l'essence, ce qui permet, indirectement, une amélioration du rendement des moteurs, donc une baisse de la production de polluants. L’ETBE a donc l’avantage d’être mieux adapté aux moteurs. L’incorporation directe de l’éthanol à l'essence pose certaines difficultés techniques : le mélange essence/éthanol a une pression de vapeur plus élevée et tolère mal la présence de traces d’eau. Aujourd’hui, 80% de la production de bioéthanol est dédiée à la production d’ETBE. L'incorporation de l'ETBE présente les avantages suivants :

Pas de problème de volatilité. Un gain d'indice d'octane élevé. Une parfaite tolérance à l'eau.

AAA) MOTEURS À ÉTHANOLLa consommation d'un moteur à éthanol est supérieure d'environ 34% à celle d'un moteur à essence ; toutefois, ses taux de compression sont plus élevés ce qui permet d'exploiter plus de puissance. En général, les moteurs à éthanol sont étudiés pour fournir des puissances similaires à ceux des moteurs à essence. Les moteurs à éthanol actuels sont des moteurs à essence légèrement modifiés, notamment au niveau des joints qui sont améliorés pour résister à l'effet corrosif de l'alcool. Les véhicules sont équipés soit de ces moteurs spécifiquement conçus pour l'éthanol, soit de moteurs dit "Flex-Fuel".Le Flex-Fuel (ou VCM, Véhicule à Carburant Modulable) est le nom donné aux véhicules spécialement conçus pour fonctionner indifféremment au Superéthanol E85 et/ou au Super sans plomb classique. Plus précisément, les véhicules Flex-fuel sont capables d’adapter automatiquement leur fonctionnement pour tout mélange d’essence et d’éthanol pur dans des proportions comprises entre 0 % et 85 % en volume d’éthanol, d’où le mot « Flex ». Ce sont en pratique des véhicules dotés de moteurs essences équipés de dispositifs d’injections, de capteurs électroniques spécifiques… De plus, les matériaux utilisés doivent être compatibles avec l’éthanol. L’éthanol est en effet plus corrosif que l’essence. Les durits, réservoir et autres conducteurs du mélange doivent être renforcés.La consommation d'un moteur à éthanol est supérieure d'environ 34% à celle d'un moteur à essence; toutefois, ses taux de compression sont plus élevés ce qui permet d'exploiter plus de puissance. En général, les moteurs à éthanol sont étudiés pour fournir des puissances et couples similaires à ceux des moteurs à essence. Cependant, certains moteurs "Flex-Fuel" fonctionnant indifféremment au super 95 ou à l'éthanol E85, fournissent des rendements supérieurs (plus de 10%) lors du fonctionnement sous E85.

B. LA PRODUCTION DE BIOÉTHANOL DANS LE MONDEEn 2003, la production mondiale de bioéthanol s'est élevée à 22 milliards de litres, dont 620 millions dans l'Union européenne. En Belgique, début janvier 2006, on ne produit pas encore de bioéthanol. Mais ce n'est qu'une question de temps car deux grosses unités de production sont en train de se mettre en place. Par exemple, la Raffinerie Tirlemontoise, leader belge du sucre, développe un projet de 200 millions d’euros pour fabriquer annuellement 300 millions de litres d’éthanol à partir de betteraves et de froment.

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Source IFP 2006, Etat de la situation dans le monde en 2006Consommation mondiale de pétrole dans les transports routiers : 1,5 Gt

ETBE : éthyl tertio butyl éther ; voir lexiqueTep : tonne équivalent pétrole ; voir lexique

Les États-Unis sont les deuxièmes producteurs mondiaux de bioéthanol. Leur production s'élevait à 6,21 millions de mètres cubes en 2001 et 10,2 millions de mètres cubes en 2003. En 2006, 10 % de la production de maïs est transformée en biocarburants aux États-Unis.

C. L’AVENIR DU BIOÉTHANOLUne nouvelle filière de production de bioéthanol est en train de se développer. C'est la filière BtL (pour biomass-to-liquid, en anglais) qui permettra de fabriquer les biocarburants dits «de deuxième génération». Pour de nombreux spécialistes, la filière BTL constitue la filière du futur. La filière BTL recouvre deux « sous-filières » permettant de produire des carburants de synthèse par voie thermochimique ou par voie biologique. La voie thermochimique permet d’obtenir du biodiesel. La voie biologique permet quant à elle de générer du bioéthanol.

3. LE BTLLe carburant BtL (Biomass to Liquid, en français: « BtL ») désigne un carburant, qui est synthétisé à partir de la biomasse. Contrairement au biodiesel, le BtL est généralement synthétisé à partir de la biomasse solide (par ex. bois de chauffage, paille, déchets ménagers, farine animale, roseau) c’est à dire à partir de la cellulose et non à partir d’huiles végétales, (c'est-à-dire de fruits). En principe, la synthétisation du BtL, qui comporte plusieurs étapes, peut donner différents carburants. Cela peut-être des carburants « connus », mais aussi des carburants mieux adaptés

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aux moteurs actuels. On les désigne souvent sous le terme "Sunfuel", une marque de Volkswagen.Actuellement les développements du BtL se concentrent uniquement sur la synthétisation du diesel. Ils sont présents sous la dénomination Sundiesel ou Eco-par. La technologie n'a pas encore acquis un statut industriel, cependant les premières usines de test fonctionnent.

A. PREMIERS ESSAISLes techniques pour produire du biogaz et pour transformer du "gaz de synthèse" (mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone) en un carburant liquide sont connues depuis les années 1920. Elles ont été utilisées pendant la seconde guerre mondiale en Allemagne pour produire des carburants de synthèse à partir du charbon.La combinaison des deux procédés ne réussit pas à l’époque, car le biogaz est trop chargé en goudrons et le coût des recherches nécessaires trop élevé par rapport à celui du pétrole de l'époque.

B. PRODUCTION ET PROCÉDÉ DE SYNTHÈSE MODERNEPour produire du BtL, on commence à sécher les matières organiques pour réduire leur niveau en eau. Toutes les matières végétales peuvent être utilisées. La biomasse sèche est ensuite transformée en biogaz pour être ensuite liquéfiée.Il existe plusieurs procédés qui ont atteint le stade de test, comme celui de Choren Industries GmbH qui produit plusieurs centaines de litres par jour de BtL. En août 2005, Choren a conclu un accord avec Shell pour réaliser une première mondiale : la première usine de production de 15 .000 T de BtL par an. L’usine, finie fin 2006, fournit un carburant au prix de 1,00 Euro le litre. L’étape suivante est de construire une usine à Lubmin en 2008 pour la production de 200.000 tonnes de carburant BtL par an. On en attend un coût de revient de 0,60 Euro par litre, ce qui est comparable à ce que l’on obtient avec le biodiesel ou des huiles végétales.Le carburant BtL ne contient ni soufre ni composés aromatiques. Le contrôle du processus permet de réduire considérablement son contenu en oxyde d’azote ainsi qu’en particules. Le fonctionnement au BtL ne nécessite aucune ou de mineures modifications du moteur et aucun tuyau supplémentaire, ce qui est un avantage par rapport à l’huile de colza.

4. BIODIESEL OU DIESTER ET EMHV (ESTER MÉTHYLIQUE D'HUILE VÉGÉTALE)

Le biodiesel, ou biogazole, ou B100 (B20, B5, B2, etc.) est un carburant obtenu à partir d'huile végétale ou animale (EMHV) transformée par un procédé chimique appelé estérification, à partir d’Huiles Végétales Brutes ou HVB. Le biodiesel tente de concurrencer les huiles végétales utilisées à l'état brut et le pétro diesel, c'est-à-dire le diesel classique. Le biodiesel peut être utilisé seul dans les moteurs ou mélangé avec du pétrodiesel de l’ordre de 30 à 50%. Il est composé, dans sa production la plus fréquente, de gazole à 70% et d'esther méthylique à 30%.

A. FABRICATIONOn fait réagir de l’HVB avec de l'alcool, la plupart du temps du méthanol. Ce procédé est une trans-estérification. Le rapport du mélange HVB/Alcool est de 90%/10%. La trans-estérification produit 10% de glycérine et 90% d’Ester Méthylique d’Huiles Végétales (EMHV). En principe toutes les HVB peuvent être utilisées, mais, en Europe les producteurs choisissent souvent de l'huile de colza, tandis qu'aux États-Unis, les fabricants préfèrent le canola (variété de colza) ou le soja. L’utilisation d’huile de tournesol tend également à se répandre Les États-Unis sont par

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ailleurs les plus gros producteurs de soja devant le Brésil. L’EMHV alors obtenue est mélangée avec du gazole dans un rapport Gazole/EMHV de 98%/2% à 50%/50%.Pour que la réaction se déroule le plus rapidement possible, il faut chauffer le liquide vers 50 °C et ajouter une base comme catalyseur. La base peut être, par exemple, de l'hydroxyde de sodium. Pour un meilleur rendement énergétique global on peut aussi choisir de laisser simplement réagir sans chauffer, la réaction prenant alors quelques heures.Ces carburants sont plus coûteux à produire que HVC et demandent plus d'apport d'énergie mais ils sont facilement utilisables en replacement de gazole conventionnel (ils ont été testés en remplacement à 100 % du gazole et peu de problèmes ont été relevés : destruction de joints sur des modèles anciens et problèmes de pompe d'injection, le biodiesel n'étant pas lubrifiant contrairement au gazole) ou mélangé avec celui-ci, sans demander de modifications au moteur.On constate les mélanges suivants :

Huile de tournesol "directe" entre 5 et 30 % / gazole, (diminuer les particules, éviter les modifications moteur)

Ester méthylique d’huiles végétales de 2 à 5 % / gazole, (gazole vendu en station service en France)

Huiles 15 % / Ester méthylique d’huiles végétales (pour améliorer le bilan énergétique, éviter modifications moteurs)

B. PERFORMANCES COMPARÉES AVEC LES AUTRES CARBURANTSPar rapport au biodiesel, les huiles végétales sont plus visqueuses. Par ailleurs, elles ont un indice cétane plus faible, et une température de solidification plus élevée.Le pétrodiesel est moins visqueux (jusqu'à deux fois moins) et est moins corrosif que le biodiesel. Le biodiesel pur dégrade le caoutchouc naturel et pour cette raison, il convient de vérifier la qualité des joints si l'on veut utiliser du biodiesel pur.

C. IMPACT ENVIRONNEMENTALL'intérêt principal du biodiesel est d'être issu d'une énergie renouvelable (l'huile végétale brute) n'augmentant pas le taux de CO2 présent dans l'atmosphère. En effet, durant sa croissance, la plante consomme par photosynthèse la même quantité de dioxyde de carbone que la combustion du carburant dégagera. Cependant, pour bien maîtriser la valeur écologique d'un carburant, il faut prendre aussi en compte son processus de fabrication, son transport du producteur au consommateur et faire le bilan énergétique global.

D. LA MARCHE DU BIODIESELLes plus gros producteurs de biodiesel sont les États-Unis, l'Allemagne et la France. La production est relativement faible (inférieure au million de tonnes en France en 2004) par rapport à la consommation de diesel. Le biodiesel est donc utilisé en mélange par les marchands de carburant, d'autant qu'il fait partie des gazoles susceptibles de figer à trop basse température. Les effets négatifs et positifs du biodiesel sont nombreux :

le biodiesel concurrence l'industrie pétrolière, ce qui gène évidemment cette industrie. Celle-ci cherche donc à maîtriser cette nouvelle filière ;

le biodiesel reste un produit industriel, alors que les huiles végétales brutes pourraient, après filtrage poussé (1 µm à 5 µm) et neutralisation (elles sont acides ce

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qui est peu compatible avec l'huile de vidange qui est alcaline), être directement injectées dans un moteur diesel.

le biodiesel est plus cher que le gazole. certains mettent en avant des différences techniques avec le gazole. Toutefois, ce type

de critique ne semble fondé ni à l'usage ni à l'étude.

Source IFP 2006, Etat de la situation dans le monde en 2006Consommation mondiale de pétrole dans les transports routiers : 1,5 Gt

E. LE DIESTER FRANÇAISEn France, on parle aussi de Diester. Le diester, mot formé par la contraction de Diesel et ester.La France produit chaque année environ 300.000 tonnes de Diester, soit à peine 1 % du carburant consommé.

D.L’ÉLÉMENT HYDROGÈNE

1. APPROCHE PHYSIQUEL’hydrogène est l’élément chimique le plus simple (noyau constitué d’un seul proton), le plus léger et le plus abondant de l’univers. L’hydrogène gazeux est très abondant dans les étoiles et aussi dans l’atmosphère des planètes géantes (Jupiter, Saturne). Il est très rare dans l'atmosphère terrestre.Mis en présence d’oxygène, l’hydrogène est très inflammable. Une fuite d’hydrogène a ainsi provoqué l’incendie du ballon dirigeable Hindenburg en 1937, et on lui préfère depuis l’hélium. L’hydrogène se combine facilement avec d’autres atomes pour former des molécules : acide chlorhydrique, eau, ammoniac, méthane … Associé au carbone, il est omniprésent dans les molécules organiques et constitue les hydrocarbures, les constituants des énergies fossiles.

2. PROCÉDÉS DE FABRICATIONL'hydrogène peut être produit à partir d'eau et d'électricité. La transformation de l'hydrogène en chaleur ou en énergie est simple et propre. Quand l'hydrogène et l'oxygène sont brûlés ils ne dégagent pas de polluants, seulement de la chaleur et de l'eau. Bien que l'hydrogène soit l'élément le plus abondant sur la planète il n'existe pas sous sa forme élémentaire. Pour obtenir de l'hydrogène il faut le séparer d'autres éléments. Cette obtention de l’hydrogène peut se faire par électrolyse de l'eau. Comme dans tout transfert d'énergie ceci implique des pertes. Il est estimé que dans le meilleur des cas 70% de l'énergie produite par des sources propres telle que les éoliennes, panneau solaire, ... peut-être convertie en hydrogène.

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Si beaucoup d'attentions sont portées sur l'utilisation de l'hydrogène dans ses diverses applications, beaucoup moins de considérations sont apportées au procédé en amont de l'économie hydrogène. Comme le montre le graphique ci-dessous l'hydrogène doit, comme tout autre produit, être conditionné, transporté, stocké et transféré. Tous ces procédés requièrent de l'énergie.

A. LE CONDITIONNEMENT DE L’HYDROGÈNEL'énergie requise pour la compression de l'hydrogène de la pression ambiante à une pression de 20 MPa et de l'ordre de 7% de l'énergie contenue dans l'hydrogène. La liquéfaction de l'hydrogène requiert encore plus d'énergie. Avec les installations actuelles, l'énergie nécessaire à la liquéfaction représente 40% de l'énergie contenue dans l'hydrogène. On peut espérer ramener cela à 25% en construisant des installations quatre fois plus importantes.

B. LE TRANSPORT DE L’HYDROGÈNEIl ne peut s’effectuer par camion citerne. Si le facteur actuel qui limite le transport de l'essence par camion citerne est le poids du combustible transporté, pour l'hydrogène, le facteur limitant est le volume. Par conséquent, il est estimé que pour obtenir l'équivalent énergétique d'un camion citerne d'essence il faudrait vingt-deux camions citernes d'hydrogène à 20 MPa ou trois camions citernes transportant de l’hydrogène liquéfié. Ceci s'explique par le fait que la faible densité de l'hydrogène implique de faibles charges utiles transportées. De plus, il est commun de transporter des gaz à une pression de 20 MPa et de les livrer seulement jusqu'a une pression de 4 MPa, ce qui implique que l'on ne livre que 80% du contenu de la citerne. A cela s'ajoute le fait qu'un camion citerne qui transporte de l'essence est moins lourd lors de sont trajet de retour, ce qui ce traduit par des économies de carburant. Mais un camion citerne transportant de l'hydrogène n'est pas plus léger lors de son retour et n'effectue donc pas d'économie de carburant. Le transport d'hydrogène implique donc un nombre élevé de trajet avec une consommation plus importante que le transport d'essence pour une même quantité d'énergie livrée.

C. LE STOCKAGE DE L’HYDROGÈNE

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EN AMONT DE L'ÉCONOMIE HYDROGÈNELe CONDITIONNEMENT (compression, liquéfaction)La DISTRIBUTION (terrestre, maritime, chemin de fer)Le STOCKAGE (citerne sous pression et basse température)Le TRANSFERT

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Il ne s'effectue pas sans perte. En effet, pour des raisons de sécurité, les réservoirs rejettent de l'hydrogène. L'ampleur des pertes dépend de la taille du réservoir mais est conséquente pour une voiture à l'hydrogène, jusqu'a 3% par jour.

D. LE TRANSFERT DE L’HYDROGÈNESi un liquide peut être transféré d'une citerne pleine vers un réservoir vide sous l'action de la gravité, ce n'est pas le cas pour les gaz. Le transfert de l'hydrogène d'un réservoir vers une application (une voiture par exemple) nécessite 3% du contenu énergétique qui et transféré.

3. UTILISATION DE L’HYDROGÈNE

A. HYDROGÈNE ET MOTEUR À COMBUSTION INTERNEL'hydrogène peut être utilisé comme carburant dans un moteur à combustion interne qui nécessite alors une adaptation. Le principal avantage réside dans le bilan environnemental : combinée à l'oxygène, la combustion de l'hydrogène ne produit que de l'eau et de la chaleur et ne rejette que des oxydes d'azote.Mais cette solution présente un inconvénient majeur : l'augmentation du poids et de l'encombrement. Même si la compacité des équipements a fait des progrès considérables au cours des cinq dernières années, il faut sensiblement doubler la taille du moteur pour disposer des mêmes performances qu'un moteur classique. L'utilisation de l'hydrogène dans un moteur à combustion interne est plutôt envisageable comme une solution de transition vers la pile à combustible puisqu'elle permet de commencer la validation de toute la filière hydrogène.

B. HYDROGÈNE ET PILE À COMBUSTIBLELes constructeurs automobiles semblent s'orienter davantage vers le couple hydrogène/pile à combustible pour le long terme. Le couple hydrogène/pile à combustible apparaît, en effet, dans le principe, comme un excellent candidat pour succéder au couple carburant pétrolier/moteur à combustion interne.L'hydrogène sert alors à alimenter une pile à combustible - laquelle produit de l'électricité - pour permettre le fonctionnement d'un moteur électrique qui fera avancer le véhicule. L'hydrogène est par définition le meilleur vecteur d'énergie pour la pile : pas d'émissions de CO2 et de meilleures performances pour la pile, notamment un rendement environ deux fois supérieur à un moteur thermique essence sur cycle urbain.Les piles à membranes échangeuses de protons (PEMFC) sont les mieux adaptées au transport. C'est sur ce type de pile que les constructeurs automobiles concentrent l'essentiel de leurs recherches.

4. EN CONCLUSIONDans l'état actuel de l'avancement technologique, l'économie hydrogène consommerait en amont 69% de l'énergie produite pour n'en livrer que 29% à l'utilisateur final. L'hydrogène présente des caractéristiques qui en font un combustible idéal pour des appareils modernes de conversion d'énergie telle que les piles à combustibles ... Cela dit l'hydrogène semble être moins intéressant pour transférer l'énergie de sa source de production vers son lieu d'utilisation. Ce rôle serait plus facilement rempli par un liquide avec une température d’ébullition au dessus de 80°C et une température de gel en dessous de -40°C. Le vecteur d'énergie qui serait idéal pour effectuer le transfert de l'énergie de sa source de production vers son lieu d'utilisation doit rester liquide sous des conditions climatiques normales ainsi

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qu'en altitude. L'essence et le diesel sont de bons exemples. Leur usage est très répandu non seulement parce qu'ils sont extraits du pétrole mais aussi parce que leurs propriétés physiques les rendent idéals. Cependant, si l'hydrogène doit s'imposer dans le futur comme source d'énergie, il faut s'assurer que les différents processus (production, conditionnement, distribution...) ne requièrent pas plus d'énergie qu’ils n’en fournissent.

E. LE MÉTHANOLLe méthanol aussi connu sous le nom d'alcool méthylique ou alcool de bois (jadis: esprit de bois) est un composé chimique de formule CH3OH. C'est le plus simple des alcools. Son niveau de toxicité pour l'organisme est élevé. C'est un liquide léger, volatil, transparent, inflammable qui est utilisé comme antigel, solvant, carburant, et comme dénaturant de l'alcool éthylique. Il a une forte odeur d'alcool, plus écœurante que l'éthanol et est indissociable de l'éthanol par simple distillation.Le méthanol brûle dans l'air en formant du dioxyde de carbone et de l'eau : 2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2OLe méthanol est une substance très toxique. Sa consommation peut entraîner la cécité et même la mort.

1. SYNTHÈSE DE MÉTHANOLLe méthanol est actuellement synthétisé :

A partir de syngas (mélange gazeux de CO et de H2) produit avec des ressources fossiles Par oxydation directe du gaz naturel (méthane CH4) Par réduction du dioxyde de carbone atmosphérique CO2 en présence d’hydrogène Par utilisant du syngas ou le biogaz issu de la biomasse.

A température ambiante, le méthanol est plus facile à stocker que l’hydrogène.

2. UTILISATIONS

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Le méthanol constitue un bon carburant pur ou mélangé à l’essence traditionnelle, et peut être utilisé sous forme de DME (di-méthyl éther, formé de la condensation de deux molécules de méthanol) dans les moteurs diesel. Il peut également être utilisé seul dans des piles à combustible (DMFC, Direct methanol fuel cell). Dans ce type de pile, le méthanol est directement oxydé en présence d’air pour donner de l’eau et du CO2, et produire de l’électricité. La pureté du méthanol permet de ne produire ni d’oxydes d’azote, ni d’oxydes de soufre, pas plus que de gaz organiques réactifs, polluants majeurs des moteurs automobiles. La quantité de CO2 produite est environ divisée par deux en comparaison de ce que l’on obtient classiquement dans les moteurs à combustion interne.Contrairement à l’hydrogène, le méthanol constitue un moyen simple et efficace de stockage de l’énergie, son utilisation est moins contraignante même s’il est toxique comme le sont les carburants actuels, et son utilisation massive ne nécessiterait pas d’investissements lourds en infrastructures, là aussi à l’inverse de l’hydrogène. Le méthanol est donc une technologie plus prometteuse que l’hydrogène et qui permettrait de réduire notablement les rejets de CO2 dans les transports.

3. PRODUCTION DE MÉTHANOL DANS LE MONDEVoici un tableau répertoriant les capacités annuelles de production, en 2005, exprimées en 103 t/an.

Arabie Saoudite

4 930 Iran 1 440

Trinidad 4 775 Venezuela 1 400

Chine 4 035 Canada 1 300

Etats-Unis 3 696 Indonésie 990

Chili 3 000 Malaisie 660

Russie 2 925 Inde 406

Allemagne 1 950

La production de méthanol dépend de l'approvisionnement en gaz naturel. De nos jours, les pays aux ressources en gaz naturel exploitables à faible coût (Moyen-Orient, Russie) sont les principaux producteurs. On observe donc un déclin de la production en Europe et en Amérique du Nord où le gaz naturel coûte plus cher. On remarque cependant que :

La France ne produit pas de méthanol.La production mondiale, en 2006, est de 36 millions de tonnes.

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F. CONCLUSIONLes réserves servant à produire les carburants d’origine fossile seront épuisées aux alentours de 2050. Il est donc urgent de trouver des solutions alternatives. Depuis une vingtaine d’années, des solutions sont sérieusement envisagées pour remplacer les carburants d’origine fossile comme par exemple les biocarburants.Cependant, d’autres solutions sont envisagées pour permettre aux voitures de rouler. Ces solutions utilisent les piles à combustible qu’il faudrait alors alimenter en hydrogène.Malgré l’avancement des recherches, des problèmes subsistent néanmoins : les législations sont à adapter au niveau des différents gouvernements des Etats du monde.

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Quel avenir pour nos voitures ?Bilan et enjeux au niveau du développement durable

Le développement durable est un mode de développement économique cherchant à concilier le progrès économique et social et la préservation de l'environnement, considérant ce dernier comme un patrimoine à transmettre aux générations futures. Il consiste à atteindre les objectifs économiques et sociaux de manière qu’on puisse les appuyer à long terme tout en conservant les ressources, protégeant l’environnement et veillant à la santé et au bien-être de la population.

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III. BILAN ET ENJEUX AU NIVEAU DU DÉVELOPPEMENT DURABLE 69

A AU NIVEAU ENVIRONNEMENTAL : CONSOMMATION ET POLLUTION 69

1. PAYSAGE AUTOMOBILE 69A AU NIVEAU MONDIAL 69B AU NIVEAU EUROPÉEN 74C AU NIVEAU FRANÇAIS (CHIFFRES DE 2005) 76

2. CONSOMMATION 773. POLLUTION 81

A.LA POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE 81B.POLLUTION DU PUITS À LA ROUE 82B.LA POLLUTION SONORE 86C.LE RECYCLAGE DES VÉHICULES 86D.POLLUTIONS MARITIMES 86

B AU NIVEAU ÉCONOMIQUE 871. PRIX DES CARBURANTS 87

A.BARIL DE PÉTROLE 87B.CARBURANTS D’ORIGINE FOSSILE 92C.BIOCARBURANTS 96D.ELÉMENT HYDROGÈNE 97E. MÉTHANOL 97

2. COÛTS SOCIAUX 97A.LES ACCIDENTS DE LA ROUTE 98B.MORTALITÉ ROUTIÈRE (CHIFFRES DE 2004) 99C.LES AUTRES COÛTS 101

3. ENJEUX POLITIQUES 101C MOYENS POUR REMÉDIER AU PROBLÈME DE LA POLLUTION 102

1. INNOVATIONS TECHNIQUES DES MOTEURS 1022. INNOVATIONS TECHNIQUES DES CARBURANTS 1023. AIDES FISCALES 1034. POLITIQUE 104

A.NORMES 105

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B.CONVENTIONS ENVIRONNEMENTALES 1065. SENSIBILISATION DES CONDUCTEURS AU NIVEAU DE L’ENVIRONNEMENT 107

A. Communication 107B. salon automobile 110

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L’OCDE, ou Organisation de coopération et de développement économiques est une organisation internationale de 30 pays développés. En font partie :

Les pays d’Amérique du Nord (Canada et Etats-Unis) mais aussi le Mexique.

Les communautés Européennes : Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Royaume-Uni, Slovaquie, Suède, Suisse et République Tchèque.

Ainsi que l’Australie, la Corée du Sud, le Japon,la Nouvelle Zélande et la Turquie.

IV. BILAN ET ENJEUX AU NIVEAU DU DÉVELOPPEMENT DURABLE

A AU NIVEAU ENVIRONNEMENTAL : CONSOMMATION ET POLLUTION

1. PAYSAGE AUTOMOBILE

A. AU NIVEAU MONDIALOn compte actuellement un parc de 900 millions d’automobiles dont 300 millions de véhicules utilitaires (légers et poids lourds) circulent aujourd’hui dans le monde et une forte croissance de la demande est annoncée pour les trente prochaines années. De plus, on constate que la répartition des modes de transport de passagers est majoritaire à 88%.

EUROPE33%

AMERIQUE

36%

ASIE-OCEANIE

29%

AFRIQUE1%

Marché mondial de l'automobile en 2005

On constate que l’automobile est présente en majorité dans les continents les plus développés industriellement. L’automobile occupe sensiblement la même place dans chaque contiennent, excepté l’Afrique. L’Asie tend à rattraper son retard en augmentant son parc automobile.

En l’espace de cinquante ans, le parc automobile mondial a été multiplié par neuf : on comptait 100 millions de véhicules en 1956.Les principaux marchés automobiles mondiaux sont les pays de la triade, c'est-à-dire les pays de l’Europe occidentale, les Etats-Unis et le Japon. On voit néanmoins certains marchés qui émergent. C’est le cas de la Chine et l’Inde.

Dans les pays de l’OCDE, le transport par voitures particulières s’est accru de 140% en trente ans pour atteindre près de 4000 millions de passagers par kilomètre.

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Cependant, les transports de passagers par bus, métro ou chemin de fer ont peu progressé. Ce phénomène est probablement dû à l’urbanisation et l’expansion des métropoles.Les villes sont attractives pour l’emploi mais inabordables pour certains qui préfèrent s’installer en périphérie. Le recours à la voiture est alors privilégié à l’utilisation des transports en commun pour se rendre sur le lieu de travail.

Par exemple, le taux de motorisation en France est de 0,8 véhicule par ménage dans les communes rurales, alors qu’en proche banlieue, ce taux passe à 1,3 véhicule par ménage.

Les pays émergents souhaitent s'équiper et atteindre les niveaux des pays développés. La demande en moyens de transports individuels est très forte partout dans le monde, quel que soit le niveau de richesse.On constate donc que le modèle des pays occidentaux est en train de se généraliser à l'échelle

mondiale depuis les années 1990. Alors que le taux de motorisation des pays occidentaux continue de progresser depuis ces années-là, il explose dans les pays en voie de développement, en particulier en Chine et en Inde. Le taux de motorisation chinois a ainsi été multiplié par trois entre 1990 et 2005 et celui de l'Inde également par trois entre 1985 et 2005. Ces taux de motorisation restent particulièrement faibles par rapport à ceux des pays occidentaux (15 voitures pour 1000 habitants en Chine en 2003 contre près de 568 en France ou même 775 aux Etats-Unis), mais ils sont en très forte progression.

Voici certaines caractéristiques actuelles des marchés automobiles mondiaux : L'Europe occidentale est un marché mature. Les États-Unis ont un marché dominé par les véhicules pesant moins de 1814 kg,

appelés « light truck ». La Chine est un marché en très forte croissance, avec dans une moindre mesure

l'Europe de l'Est. Il y a d’autres marchés notables : Turquie, Iran, Brésil, Russie, Inde, Argentine…

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On constate que dans leparc automobile mondial est en très forte croissance. De plus, le reste du monde est en train de rattrapper son retad sur les pays de l’OCDE. Les véhicules les plus utilisées sont les voitures.

Il est important de faire la distinction entre le transport de marchandises et le transport de passagers.En un siècle et demi, les échanges de marchandises ont été multipliés par 1000 dans le monde. Parmi ceux-ci, 55% de ces transports s’effectuent par les routes.Ces transports de marchandises représentent 25% de tous les transports effectués par route.

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Rail6%

Autobus et au-tocars

6%

Voitures particulières88%

Répartition des transports de pas-sagers dans les pays de l'OCDE en 2005

Rail34%

Routes43%

Voies navigables intérieures

9%

Oléoducs14%

Répartition des transports de marchandises dans les pays de

l'OCDE en 2005

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Allemag

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Autriche

Belgique

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États-

Unis

Finlan

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Portuga

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Turquie

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Répartition des modes de transport de passagers des pays de l'OCDE en 2005

RailAutobus-AutocarVoitures ParticulièresTotal

En m

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nnes

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Turquie

0

500

1000

1500

2000

2500

RailRoutesVoies navigables intérieuresOléoducs

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B. AU NIVEAU EUROPÉENLes pays européens les plus industrialisés dominent le marché automobile européen. On constate que le nombre de véhicule pour 1000 habitants a progressé de 208% en 36 ans, passant de 184 en 1970 à 568 véhicules pour 1000 habitants en 2006. En général, les variations de l’Union Européenne suivent celles des pays de l’OCDE.En 2004, l’Union Européenne des 25 comptait 216 millions d’automobiles. Le nombre total de voitures a augmenté de 38% entre 1990 et 2004 dans l’Union Européenne. Les plus fortes hausses ont été enregistrées dans les pays de l’Est. À l’inverse, les pays baltiques ont connu les plus faibles augmentations.En moyenne, il y avait 472 voitures pour 1 000 habitants dans l’Union Européenne en 2004, contre 759 pour 1 000 habitants aux États-Unis en 2003.

Plus de 90% des voitures dans les pays baltiques et à Chypre ont des moteurs à essence, tandis que les autres européens avec la plus forte proportion de moteurs diesels étaient l’Autriche (49%), la Belgique (47%) et la France (43%).L’Europe à un des plus forts taux de diésélisation du monde grâce aux pays industrialisés de l’Union Européenne. Ce tableau montre les taux de diésélisation des principaux pays européens :

V.P. : Véhicule particulier

On constate une évolution dans les pays de l’Est de l’Europe alors qu’une stagnation du parc automobile se fait sentir dans les pays occidentaux. En effet, une étude du Sénat sur les Pays de l'Est montre qu'entre 1990 et 2005, le nombre total de véhicules dans 10 de ces pays est passé de 14,7 à 23,1 millions, soit une augmentation de 57%. Cependant, le taux de motorisation moyen de ces pays est trois fois inférieur à celui de la France. Mais on attend tout de même une forte progression du parc automobile de ces pays.

Le transport de marchandises européennes s’effectue par la route. La part de la route, dans le transport de marchandises est ainsi passée de 31% en 1970 à 48% en 2005.

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Autriche1.75%

Belgique4.34%

Dannemark0.88% Finlande

1.31%

France13.36%

Allemagne15.54%

Grèce2.47%

Irlande3.59%

Italie19.30%

Luxembourg0.30%

Pays-Bas5.36%

Portugal1%

Espagne9.07%

Suède1.60%

Royaume-Uni12.89%

Islande0.08%

Norvège0.99% Suisse

1.38%

République Tchèque0.71%

Estonie0.20%

Hongrie1.01%

Lettonie0.21%

Lituanie0%

Pologne1.77%

Slovaquie0.27%

Slovénie0.39%

Répartition du parc automobile Européen janvier 2007

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C. AU NIVEAU FRANÇAIS (CHIFFRES DE 2005)En France, 60% des déplacements en ville se font en voiture particulière, 27% par la marche à pieds, 9% en transport en commun, 2% en vélo et 2% en deux-roues motorisés. En général, 80% des déplacements s’effectuent en voiture. On constate que le parc automobile français est vieillissant. Ceci est dû à l’augmentation du prix des automobiles. Les automobilistes gardent leur voiture en moyenne 7 à 8 ans. Ce vieillissement est donc également dû à une meilleure fiabilité des véhicules.En France 80 % des ménages ont une voiture et plus d’un tiers en possède deux voitures ou plus. La distance annuelle parcourue par le parc automobile français a augmenté de 30 % de 1990 à 2004. En 2005, la distance moyenne parcourue chaque année est de 9450 km pour les véhicules particuliers à essence alors que celle parcourue par les véhicules particuliers Diesel est de 16700 km.Le budget des ménages alloué au transport a été multiplié par 5 depuis 1960, représentant en 2005, 15 % du budget du ménage moyen, devant celui de l’alimentation, alors qu'en 1960, il lui était 2,5 fois inférieur.De 1960 à 2005, le parc de véhicules des ménages est passé de 27 à 30 millions de véhicules, passant de 5,8 ans d'âge moyen à 7,6 ans d’âge moyen.Le kilométrage moyen annuel par véhicule est de 12 843 km par an par véhicule en 2005. Il s’est accru de 5,3 % de 1980 à 2005.On constate également une très forte diésélisation du parc automobile français : 69 % des 2 millions de voitures vendues chaque année depuis 2003 carburent au gazole, En 1993, la proportion de diésélisation du marché français était de 50%. Ce phénomène est dû à :

La fiscalité avantageuse du prix du gazole : il y a en effet une différence de 14 centimes d’euros par rapport au sans plomb 95.

Les moteurs Diesel sont performants et silencieux.

Source industrie.gouvRépartition du parc automobile français selon les types de motorisation en 2005

PARTIE III : Bilan et enjeux au niveau du développement durable | 78

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2. CONSOMMATIONOn constate actuellement dans le monde que :

97 % des consommations d’énergie du secteur du transport sont assurées par le pétrole. Les transports utilisaient un tiers de la production mondiale de pétrole en 1973, contre

plus de 50 % aujourd’hui. Le parc automobile mondial, de plus de 900 millions de véhicules (voitures particulières

et véhicules utilitaires) aujourd'hui, va doubler dans les vingt ans à venir. Dans les pays membres de l’OCDE en 2005, 43 % des transports intérieurs de

marchandises sont effectués par la route, contre 66% en 2000. Cette part est donc en baisse.

Les biocarburants représentent environ 1,5 % de la consommation totale de carburants. Les volumes se maintiennent aux environs de 600 000 tonnes par an.

La consommation de GPL en Europe est stable, autour de 20 millions de tonnes par an. La consommation française avoisine les 2,8 millions de tonnes pour l’année 2005.

Le poids moyen des véhicules neufs vendus dans le monde est passé de 900 kg en 1984 à 1 250 kg aujourd’hui, pour une puissance moyenne gagnant 38 % en 20 ans.

Les progrès techniques recensés au niveau des moteurs réduisent la consommation de carburant. En Europe, elle est de 7,3L aux 100 km en 2005 contre 8,3L en 1990. Cependant la consommation globale des véhicules ne cesse d’augmenter, à cause de l’augmentation du parc automobile

Source : IFP, commission internationaleOn constate que les véhicules équipés de moteurs Diesel consomment moins que les moteurs à essence.

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Intéressons nous maintenant à la consommation de pétrole en tant qu’énergie primaire, c'est-à-dire des produits énergétiques bruts tels que fournis par la nature qui ne peuvent pas être renouvelés (bois, charbon, pétrole, gaz naturel, uranium) ou qui sont renouvelables (énergie hydraulique, solaire, éolienne, biomasse, géothermie).

Consommation des énergies primaires dans le monde et en France en 2005Source : UFIP

Les hydrocarbures (pétrole + gaz naturel) représentent de l'ordre de 50% des besoins en énergie primaire. On remarque que le nucléaire en France représente une part importante de la consommation énergétique.

PARTIE III : Bilan et enjeux au niveau du développement durable | 80

La consommation de gazole augmente au détriment de la consommation d’essence

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Il est important de prendre en compte le bilan énergétique : c’est le bilan comptable de toutes les quantités d’énergie produites, transformées et consommées sur une zone géographique et une période de temps données. Il définit la place qu’occupe le pétrole par rapports aux autres énergies. Cela montre l’importance qu’occupe l’énergie fossile par rapport aux autres énergies.Le pétrole est ensuite transformé et utilisé dans différents secteurs de l’industrie et du grand public.

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On remarque que le gazole est le carburant majoritairement utilisé en France. En effet, sa consommation est en constante évolution ces dernières années au détriment des supercarburants et du GPLc, grâce à un prix plus avantageux.

Répartition de la consommation de carburants automobiles (super ARS, sans plomb 98, sans plomb 95, gazole, GPLc) – France - 2005

Super ARS : Supercarburant ARS : Anti Récession de SoupapeSSP 98 : Super Sans Plomb 98SSP 95 : Super Sans Plomb 95

GPLc : ou GPL : Gaz de Pétrole Liquéfié carburant

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3. POLLUTIONEn 2005, l'automobile est devenue responsable d'environ un tiers des émissions mondiales de CO2. Elle est accusée d'être le principal responsable de l'échauffement de la planète, en raison de l'effet de serre qu'elle provoque.L’augmentation du nombre de véhicules en circulation a un impact important sur l’environnement. Parmi les problèmes occasionnés par le transport routier on distingue :

La pollution atmosphérique par émissions de CO (monoxyde de carbone), HC (hydrocarbures imbrûlés), NOx (oxydes d'azote) et particules et l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre (CO2)

Les émissions sonores Les déchets liés à la production des véhicules et à leur traitement en fin de vie

A. LA POLLUTION ATMOSPHÉRIQUELa pollution atmosphérique correspond à la présence dans l'atmosphère d'une ou de plusieurs substances toxiques. Un polluant est biologique, physique ou chimique, biodégradable, dégradable ou stable.La pollution est locale (voitures, les aéroports et le transport aérien les usines, etc.) ou globale (effet du CO2 sur l'effet de serre).Les principaux gaz à effet de serre non-artificiels sont :

La vapeur d'eau (H2O) Le dioxyde de carbone (CO2) Le méthane (CH4) Le protoxyde d'azote (N2O) L'ozone (O3) Les chlorofluorocarbones (CFC)

Dans les pays industrialisés, on mesure les concentrations atmosphériques de ces différents gaz depuis de nombreuses années.Durant les années 1960 - 1970, la pollution était alors principalement d'origine industrielle. De nos jours, la pollution est essentiellement causée par les moyens de transport.

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On constate une baisse générale des émissions polluantes des véhicules après un pic dans les années 1975-1985

B. POLLUTION DU PUITS À LA ROUELa pollution d’une automobile ne se mesure pas qu’à la sortie du pot d’échappement. Pour une meilleure lutte dans la réduction des émissions de CO2, il faut prendre en compte l’ensemble du bilan énergétique de la production à la combustion. Ce bilan est couramment appelé « pollution du puits à la roue », c'est-à-dire depuis la fabrication du combustible jusqu’au fonctionnement du moteur (du « puits » de pétrole à la « roue » du véhicule).

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BBB) EMISSIONS DE CO2Les automobiles ne sont pas les seules émettrices de CO2 : voici un graphique montrant la répartition des émissions de CO2 dans le monde (en Méga tonne de CO2).

Les différents combustibles peuvent se comparer en termes d’émissions de CO2 tant dans leur production que dans leur consommation.Pollution en CO2 du puits à la route de plusieurs carburants (g par km) en 2006

ADME, Commission des transports, 2006PAC : Pile à Combustible

Diesel FT, ou gazole FT : origine : gaz naturel équivalent au gasoilDME : Diméthyle Ether

H.V. : Huile VégétaleLa légende « photosynthèse » signifie que le CO2 libéré est transformé par les végétaux. Voila pourquoi il n’est potentiellement pas pris en compte dans le classement.

Les biocarburants sont les carburants qui offrent le meilleur résultat en termes d'émissions de CO2. Certes, ils émettent plus de CO2 lors de la phase de production par rapport aux hydrocarbures classiques (essence et gazole), mais les rejets sont nuls au cours de la

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combustion, car ils correspondent à ceux de la photosynthèse, un phénomène naturel.La différence entre l'essence et le diesel ne provient que de l'écart de consommation qu'il existe entre les deux énergies (de l'ordre de 20 %), car il ne faut pas oublier que les émissions de CO2 sont étroitement liées à la consommation de carburant.

CCC) EMISSION DE GAZ À EFFET DE SERREL'effet de serre est un processus naturel de réchauffement de la température qui intervient dans le bilan radiatif de la Terre. Il est dû aux gaz à effet de serre (GES) contenus dans l'atmosphère, à savoir principalement la vapeur d'eau (qui contribue le plus à l'effet de serre), le dioxyde de carbone et le méthane. L’effet de serre a été perturbé depuis le début de l’ère industrielle par l’augmentation de la concentration du CO2 et des autres gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

Voici un schéma illustrant le phénomène d’effet de serre :

Les différents carburants ont des effets divers sur l’effet de serre. C’est ce que nous constatons dans le graphique ci-dessous :

Voici un graphique montrant l’évolution des émissions de gaz à effet de serre pour les gaz les plus importants.On remarque que l'incidence de l'augmentation de la production de véhicules sur les émissions de GES est contenue grâce à des actions conduites entre 1990 et 2005 de modernisation de certaines installations et de carburants.Rapportées à la production d'un véhicule, les émissions de GES sont en baisse de 39% depuis 1995.

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Source : PSA

Voici des résultats des études faites par l’ADEME dans le carde des émissions de gaz à effet de serre (GES) des différents biocarburants par rapport aux carburants d’origine fossile.

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C. LA POLLUTION SONORELa pollution sonore ou le bruit occasionnent une gêne, qui peut être évaluée. Le bruit a des effets sur la santé : perturbations du sommeil, voire maladies cardio-vasculaires. L’augmentation du parc automobile mondiale entraîne une augmentation de la pollution sonore et peut donc avoir divers effet sur la santé des hommes.

D. LE RECYCLAGE DES VÉHICULESLes véhicules mis en « fin de vie » génèrent aujourd'hui certains risques environnementaux sérieux. Trois quarts des matières premières (principalement des métaux) composant les voitures sont recyclées, réutilisées ou récupérées. Cependant, le quart restant (surtout des matières plastiques) ne peut pas être recyclé. Cette part de déchets non-métalliques doit être mise en décharge. Les matières plastiques tendent de plus en plus à remplacer le métal car elles réduisent le poids du véhicule, donc la consommation de carburant. Mais contrairement aux métaux, les matières plastiques sont plus difficiles à recycler.

E. POLLUTIONS MARITIMESLe pétrole déversé en mer constitue une pollution importante et préoccupante à l’échelle mondiale. Sachant que le cinquième de la production provient des gisements offshores, des accidents surviennent pendant l'extraction et le transport des hydrocarbures. On estime à six millions de tonnes par an la quantité d'hydrocarbures introduite dans les océans par l'activité humaine ce qui constitue par conséquent une cause fondamentale de la pollution des océans ; les océans sont donc contaminés de façon quasi permanente par un film d'hydrocarbures.Les grandes marées noires sont des événements spectaculaires et tragiques, qui jalonnent l'histoire du transport maritime d'hydrocarbures. Plusieurs grandes catastrophes se sont produites : la plus importante fut celle de la tête du puits sous marin d'Ixtoc One, dans le golfe du Mexique où 600 000 tonnes de pétrole brut se sont déversées dans l'océan entre 179 et 1980. Généralement, les marées noires perturbent fortement la faune et la flore marine mais aussi terrestre.

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B AU NIVEAU ÉCONOMIQUE

1. PRIX DES CARBURANTS

A. BARIL DE PÉTROLE

L'Organisation des pays exportateurs de pétrole (OPEP) est une organisation intergouvernementale de pays visant à négocier avec les sociétés pétrolières pour tout ce qui touche à la production de pétrole, son prix et les futurs droits de concessions.L'OPEP est créée le 14 septembre 1960, lors de la Conférence de Bagdad pour pallier la baisse du prix du baril (moins de 5 dollars américains à l'époque). À l'origine, seuls cinq pays en étaient membres : l'Arabie saoudite, l'Iran, l'Irak, le Koweït et le Venezuela. Ils furent rejoints par la suite par d'autres pays producteurs : le Qatar, l’Indonésie, La Libye, L'Algérie, Le Nigeria.L’OPEP a pour but d’influencer le cours du pétrole. Cette influence se fit par une nationalisation des entreprises exportatrices de pétrole.L’OPEP contrôle l’essentiel des réserves mondiales de pétrole : 74,9% des réserves prouvées disponibles mondialement fin 2006, soit 890,3 milliards de barils. La seule Arabie saoudite, son chef de file, possède 22,1% des réserves mondiales.De plus, ils fournissent aujourd'hui 40% de la production mondiale.

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Source : UFIPEvolution de la production de pétrole brut - OCDE - non OCDE - OPEP

De 1987 à 2005, le niveau de production a augmenté dans chaque zone, et plus particulièrement dans les pays de l'OPEP.

Le baril de pétrole brut évolue depuis 100 ans dans une fourchette de prix entre 1 et 40 dollars. Le prix du pétrole est très important pour l’ensemble de l’économie mondiale. Par exemple, la crise de l’OPEP de 1973 a eu d’énormes conséquences sur les économies des pays industrialisés. Ces dix dernières années, le cours moyen du baril de pétrole a progressé de 254 %.L’évolution du pétrole est liée à l’histoire du commerce international.Le prix du pétrole brut est directeur sur le prix de l’énergie en général car le pétrole est la source d'énergie dominante et son prix reflète l'équilibre entre l'offre et la demande au niveau mondial. Les prix du pétrole s'entendent en cours par baril de brut (1 baril = 159 litres).Les transactions pétrolières représentent 10 % du commerce mondial.

On distingue plusieurs périodes dans le rapport de force complexe entre pays consommateurs et pays producteurs depuis la création de l’OPEP :

Jusqu’à la fin des années 60, les grandes compagnies pétrolières contrôlent toute la chaîne d’approvisionnement de la production à la distribution.

Dans les années 70, les pays producteurs prennent le contrôle de l’amont pétrolier. De nouvelles pratiques commerciales s’instaurent entre vendeurs et acheteurs. Le prix du pétrole est désormais fixé unilatéralement deux fois par an par l’OPEP, en

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1973 et en 1979. Les compagnies privées, qui ne maîtrisent plus les coûts, passent des contrats à long terme qui leur garantissent une certaine sécurité d’approvisionnement.

Les années 80 se caractérisent par l'apparition des marchés spots (fixation libre du prix au jour le jour) et par des prix qui dépassent les prix officiels. C’est la conséquence du second choc pétrolier lié à la révolution iranienne et de la crainte de pénurie de pétrole brut. En 1985 est instauré le principe de la marge fixe par baril vendu aux raffineurs. C’est un principe vicieux car il n’apporte pas de réelles solutions : il conduira à l’effondrement des prix ; c’est le contre-choc pétrolier de 1986.

La croissance des prix du baril de pétrole peut être expliquée par différents facteurs : Les stocks de pétrole brut sont en baisse, notamment aux Etats-Unis. La demande mondiale est en forte croissance depuis fin 2002, les Etats-Unis et la

Chine étant les principaux moteurs de cette reprise. L’OPEP adopte une politique volontariste de maîtrise des prix par crainte d’un autre

contre-choc pétrolier. La baisse du cours dollar a renforcé la politique de prix élevé. Des problèmes géopolitiques contribuent à renforcer les tensions entre producteurs

et consommateurs. La croissance de la production non-OPEP reste limitée.

Source : UFIP

Evolution de la production et de la demande de pétrole brut - Monde

Depuis 1984, la demande mondiale ne cesse d'augmenter. A partir de 1995, cette demande est accrue du fait des taux de croissance élevés des pays en fort développement économique

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comme la Chine et l'Inde. Depuis 2004, la tendance de demande croissante de ces deux pays s'accélère.

Source : UFIP

Evolution de l'indépendance énergétique de quelques pays développés

Source : UFIPPerspectives de la demande de pétrole brut et de gaz naturel à l'horizon 2030 dans le monde

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Avec un taux d'indépendance énergétique de 50%, en progression constante depuis les années 1980, la France atteint aujourd'hui la moyenne européenne devant l'Allemagne et l'Italie.Le Royaume-Uni et les Etats-Unis bénéficient de réserves en gaz naturel et en pétrole qui leur permettent d'afficher une meilleure performance. Toutefois, leurs capacités de production devraient diminuer de façon sensible dans les prochaines années sauf nouvelles découvertes majeures.

Les hydrocarbures (pétrole et gaz naturel) resteront, de loin, la

source d'énergie majeure des décennies à venir. A l'horizon

2030, malgré l'apparition d'autres énergies, le pétrole représente

encore 37 % des sources d'énergie utilisées alors que le

nucléaire stagne à moins de 5 %.

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B. CARBURANTS D’ORIGINE FOSSILE

DDD) L’ESSENCE ET LE GAZOLEDans le prix d’un litre d'essence, les taxes de l'Etat représente entre 56 et 66% du coût final. Le Brent (ou pétrole brut dont le prix du baril (158,9873 litres) est actuellement à 60 $), le raffinage et la distribution constituent le pourcentage restant.Les taxes constituent l'un des éléments les plus importants du prix du litre (66 % pour l'essence et 56 % pour le gazole). Le Gazole est moins taxé car il est très souvent utilisé par les professionnels.Le coût des carburants a fortement augmenté car le prix du Brent atteint des prix record. L'OPEP influence les prix.Il y a quelques années, avoir une voiture carburant au gazole était réellement avantageux. Désormais, les constructeurs ont su mettre au point des moteurs à essence beaucoup moins gourmands en carburant. De plus, le prix du gazole rejoint quasiment celui de l'essence. Le prix d'un diesel est plus cher à l'achat, donc cela ne devient vraiment rentable que si vous faîtes beaucoup de kilomètres dans l'année.La TIPP, ou la Taxe Intérieure de consommation sur les Produits Pétroliers est un impôt indirect concernant tous les produits pétroliers (essence, gazole, fioul, etc.). Il est payé par les consommateurs comme la TVA.

Source : UIFPDécomposition du prix de l’essence SSP 95 et du gazole en France, à la date du 18 Janvier 2007

Rotterdam représente le transport du pétrole qui arrive au port de RotterdamHT : Hors Taxes

TVA : Taxe sur la Valeur AjoutéeTIPP : Taxe intérieure sur les Produits Pétroliers

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Source : UIFPEvolution annuelle du prix à la pompe des carburants (sans plomb 95 et gazole) en France

Le prix des carburants reflète trois facteurs essentiels : Le cours du pétrole brut. La parité euro/dollar. L'équilibre offre/demande.

Depuis les évènements du 11 septembre 2001, les prix des carburants étaient en moyenne en baisse, enregistrant toutefois une remontée début 2003 du fait d'une situation internationale difficile. Après une période de stabilisation, les prix sont remontés début 2004 jusqu'à fin mai 2006. Depuis une légère détente semble s'amorcer.

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Source : UIFPComparaison du prix des carburants (sans plomb 95 et gazole) entre la France et ses voisins frontaliers en 2006 (au 05 juin 2006)

Bien que bénéficiant du prix hors taxe parmi les plus compétitifs, l'automobiliste français ne bénéficie pas du meilleur prix TTC. Cette situation provoque une évasion transfrontalière de consommation au profit du Luxembourg et de l'Espagne.

Source : UIFPPoids des taxes dans le prix des carburants (supercarburant sans plomb 95 et gazole) en 2005 aux USA, au Japon, en France

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C'est aux Etats-Unis que le poids des taxes est le plus faible puisqu'il ne représente que 25 % environ du prix du gazole et 20 % de celui du SSP 95. Au Japon, le poids des taxes dépasse les 50 % et en France la moyenne s'établit à 60 % environ alors que les prix hors taxes sont très compétitifs.

La différence de prix entre les stations se justifie en partie par la qualité de l'essence car les groupes pétroliers rajoutent dans leurs carburants des composés chimiques pour en améliorer les performances.

EEE) LE GPLCLe GPLc est le carburant qui bénéficie de la fiscalité la plus faible. En 2005, elle n'a pesé que pour 27 % dans le prix à la pompe (un peu plus de 77 % pour les sans plomb 98 et 95 et 66 % pour le gazole).

Source : UIFPDécomposition du prix du GPLc en France

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Source : UIFPEvolution du prix du GPLc à la pompe en France

C. B IOCARBURANTSSur la base d’un pétrole brut à 70$ le baril, le prix de revient des biocarburants reste plus élevé que le carburant classique. Pour les rendre attractifs, les biocarburants font l’objet d’un régime de subvention : 0,25 €/litre pour les EMHV, 0,33 €/litre pour l’ETBE et l’éthanol. Par ailleurs, une nouvelle TGAP (Taxe générale sur les activités polluantes) dissuasive, fixée par le gouvernement à hauteur de ses objectifs, oblige lors du processus de raffinage, à incorporer de biocarburants dans les essences.

Source : UIFPDécomposition du prix du carburant essence E85

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Le GPLc bénéficie d'une fiscalité réduite. Cette caractéristique fait que les fluctuations du marché ont une répercussion directe sur le prix de vente à la pompe.

Ce relevé concerne la décomposition du prix du carburant essence E85 au 2 janvier 2007.

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D. ELÉMENT HYDROGÈNELe coût de l’hydrogène dans sa production, son stockage et sa distribution est un frein au développement de la pile à combustible à hydrogène. Cela pose donc un problème dans le cadre d’un remplacement du pétrole.Cependant ce coût peut s’amoindrir selon les techniques utilisées pour extraire l’hydrogène. L’extraction du dihydrogène à partir de l’eau est très coûteuse alors que l’extraction du dihydrogène à partir du gaz naturel est moins onéreuse : un kilogramme d’hydrogène (soit environ deux litres) coûterait alors 3$ au lieu des 6 à 8$ nécessaires actuellement. Ce prix de revient comprend le coût de la cellule, celui de l'électricité et les frais d'opération et de maintenance. Un kilogramme d'hydrogène est énergétiquement équivalent à un gallon US d'essence (3,785 litres) dont le prix de détail actuel est de l'ordre de 2,5 dollars.

E. MÉTHANOLLe méthanol est utilisé dans la production de biodiesel et de pile à combustible (DMFC). Il est généralement moins onéreux que l’essence ou le gasoil. Les applications comme les piles à combustible DMFC pourraient se généraliser dans les toutes prochaines années. A mesure que les réserves de pétrole et de gaz diminuent et que les prix augmentent l’utilisation du méthanol pour produire des carburants et fabriquer des produits de base va se développer, mais c’est sans doute à un horizon de moyen terme, quelques dizaines d’années probablement. Pour l’instant, le prix du méthanol de haute pureté nécessaire au fonctionnement des DMFC n’est pas connu.

2. COÛTS SOCIAUXLe coût social de l'automobile comprend l'ensemble des coûts qui sont liés au sens large à son achat, à sa possession et à son utilisation, c'est-à-dire l'ensemble des dépenses individuelles et collectives ainsi que les coûts externes.Au sein de ces coûts, on distingue :

Les coûts sociaux compensés (du côté de l'automobiliste : amortissement de l'achat du véhicule, assurance, carburant, pneumatiques, entretien, réparation..., du côté de la collectivité : travaux d'investissement et d'entretien des infrastructures routières)

Les coûts sociaux qui ne sont pas pris en charge ou ne sont pas supportés entièrement par l'automobiliste

Les coûts externes (coût des dommages dus aux nuisances, coût des encombrements et des accidents pour la partie non supportée par les usagers)

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Nous allons traiter uniquement les coûts externes engendrés par les automobiles.

A. LES ACCIDENTS DE LA ROUTEOn dénombre actuellement environ 1,2 millions de morts sur la route dans le monde et 50 millions de blessés.De 1976 à 2005, les nombres d'accidents corporels et de tués de la circulation routière en France ont été divisés par deux environ, passant respectivement de 261 300 à 105 006 et de 13 800 à 4 990, comme l'indique le graphique ci-après.

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B. MORTALITÉ ROUTIÈRE (CHIFFRES DE 2004)En 2004, il y a eu plus de 43 000 tués sur les routes d’Europe. Ceci étant, les taux de mortalité sont très différents d’un pays à l’autre. Parmi ceux qui ont des taux les plus faibles (routes les plus sûres), inférieurs à 56 décès par million d’habitant, on trouve d’abord Malte, puis les Pays-Bas, la Suède et le Royaume-Uni.A l’opposé quatre pays ont des taux de mortalité supérieurs à 150 décès par million d’habitants. Il s’agit de la Lettonie, la Lituanie, Chypre et la Pologne.La France, pour sa part a un taux de mortalité de 92 décès par million d’habitants, ce qui situe notre pays dans la moyenne. La France fait partie, aujourd’hui, des dix pays les moins « accidentogènes » d’Europe. Il y a quinze ans ce taux de mortalité était le double, ce qui tend à prouver que les différentes politiques de prévention routière et aussi de répressions menées ces dernières années ont été efficaces.En France, en 2006, il y a eu moins de 5000 tués sur la route.

En 2006, 44 000 individus sont décédés dans des accidents de voiture en Amérique du Nord et deux millions de personnes ont été gravement blessées. La principale cause de mortalité des américains de 3 à 33 ans est toujours la route.

A l'échelle mondiale, les accidents de la route sont la deuxième cause de mortalité chez les jeunes âgés de 5 à 29 ans et la troisième cause de décès entre 30 et 44 ans. Les accidents de la route font chaque année 1,2 million de morts et l'on ne compte pas moins de 50 millions de blessés ou de personnes handicapées.

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Suiss

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50

100

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Décès dus aux accidents de la route par million d'habitants

19912004

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C. LES AUTRES COÛTS

FFF) DÉGRADATION DE LA NATURE ET DE L’ENVIRONNEMENTSeule l'étude de l'Infras/IWW en 2005 retient un montant pour les coûts supplémentaires de dégradation de l'environnement (3,8 milliards d'euro). Ce coût évalue et monétarise les effets du transport routier sur l'écosystème et la faune, sur la pollution des sols et l'eau, les effets sur la biodiversité...

COÛTS URBAINS , AMÉNAGEMEENT DU TERRITOIRE ET CONSOMMATION D’ESPACE

Un montant est estimé pour les coûts urbains en 2005 (884 millions d’euros). Ces coûts correspondent à l’évaluation et à la monétarisation du temps perdu par les piétons, du fait des effets de coupure des infrastructures routières, et à l’évaluation et à la monétarisation des pertes de temps et de l’occupation d’espace pour les cyclistes dans les zones urbaines. Il comprend également l’évaluation des surfaces agricoles perdues au profit de la construction d’infrastructures routières (autoroutes, péages…).

3. ENJEUX POLITIQUESL’épuisement dans une cinquantaine d’années des réserves pétrolières constitue un enjeu politique. De plus, les énergies alternatives qui vont remplacer le pétrole créent elles aussi des enjeux politiques.

GGG) AU NIVEAU AGRICOLELa production de matières premières agricoles nécessaires à la production de biocarburants va, sans doute, revenir aux pays du Tiers-Monde lorsque les pays les plus industrialisés n’auront plus de champs exploitables. Les pays du Tiers-Monde vont donc exploiter leurs terres agricoles afin d’obtenir des matières premières pour les pays industrialisés au lieu de faire des cultures auto-suffisantes.Dans les pays où va s’effectuer l’agriculture agro-industrielleIl faut également recourir à une adaptation de l’agriculture pour passer d’une agriculture agro-alimentaire à une agriculture agro-industrielle intensive. Il faut donc allouer moins de place pour l’agro-alimentaire.Pour augmenter la production de matières premières agricoles, on aurait recours à la déforestation.L’agriculture agro-industrielle est extrêmement intensive et ne se soucie pas de la pollution des sols. Pour augmenter ses productions, elle utilise des engrais. Cela crée alors un autre problème, celui de la pollution des sols.La production intensive de premières agricoles nécessite de l’eau en très grande quantité (notamment pour les cultures de maïs). Il y a donc un problème au niveau de l’approvisionnement en eau.

Cependant, ces exploitations rentabilisent les terres en friches : cela entretient le sol et le paysage. Mais ce contraste sera négligé dans quelques années, quand la production agraire ne sera pas suffisante pour satisfaire à la demande.

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HHH) AU NIVEAU DE LA GÉOPOLITIQUE MONDIALECertains évènements mondiaux ont eu des influences sur l’économie pétrolière. Parmi ces évènements, nous pouvons citer :

La crise de Suez ou guerre de Suez est une guerre qui éclata en 1956 en territoire égyptien. Le conflit éclata entre l'Égypte et une alliance formée par le Royaume-Uni, la France et l'État d'Israël, suite à la nationalisation du canal de Suez par l'Égypte. La France et le Royaume-Uni seront humiliés à l'issue de cette guerre.

La guerre de Yorm Kippur (du 6 au 26 Octobre 1973) : elle opposa Israël à une coalition menée par l’Egypte et la Syrie. A la suite de cette guerre, et en réaction au soutien américain à Israël, les pays arabes décidèrent, le 17 octobre 1973, d'un embargo sur le pétrole à destination des états occidentaux.

o Le premier choc pétrolier s'est produit en 1973 ; ses effets se feront sentir jusqu'en 1978. Les 16 et 17 octobre 1973, pendant la guerre du Kippour, les pays arabes membres de l'OPEP, alors réunis au Koweït, annoncent un embargo sur les livraisons de pétrole contre les États « qui soutiennent Israël ».

La première guerre du Golfe a opposé l'Iran et l'Irak entre 1980 et 1988, et a provoqué entre 600 000 et 1 200 000 victimes.

o Le deuxième choc pétrolier s'est produit en 1979. Sous les effets conjugués de la révolution iranienne et de la guerre Iran-Irak, le prix du pétrole est multiplié par 2,7 entre la mi-1978 et 1981 et porté à des niveaux encore inégalés

La guerre du golfe ou guerre du Koweït, est un conflit qui opposa l'Iraq à une coalition de 34 États, soutenue par l'Organisation des Nations unies entre 1990 et 1991. La victoire prévisible de la coalition entraîna la libération du Koweït, dont l'invasion en 1990 par les armées irakiennes avait provoqué le déclenchement du conflit.

La guerre en Irak en 2003 opposa à l'origine le pouvoir du Parti Baas irakien de Saddam Hussein à une coalition menée par les États-Unis.

Les pays producteurs de pétrole sont peu stables économiquement et politiquement : leur économie dépend presque totalement du pétrole et les pouvoirs politiques en place ne sont pas stables. Cela entraîne une instabilité, donc une fluctuation du prix du pétrole.

C MOYENS POUR REMÉDIER AU PROBLÈME DE LA POLLUTION

1. INNOVATIONS TECHNIQUES DES MOTEURSCertaines innovations techniques au niveau de l’automobile en elle-même permettent de réduire leurs émissions de pollution ou même leur consommation :

Pilotage électronique des grands paramètres du contrôle moteur, amélioration des systèmes d’injection et de la combustion.

Systématisation en Europe des pots catalytiques pour les véhicules à essence en 1993 Le filtre à particules : il a pour but de réduire de l’émission de particules polluantes. Le développement, que l’on peut signaler, de la voiture hybride à partir de 1999.

2. INNOVATIONS TECHNIQUES DES CARBURANTSOn constate des améliorations qui ont été faites du point de vue des carburants :

Généralisation de l’essence sans plomb. Diminution progressive des teneurs en soufre des carburants.

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Ajout d’additifs dans les carburants pour réduire les émissions polluantes, l’usure des éléments du moteur (soupapes, cylindre, piston…). Cela engendre alors un problème : une augmentation du prix de l’essence à la pompe.

Il existe actuellement des projets de recherche et de développement du côté des sociétés pétrolières (développement de nouveaux additifs, de biocarburants). On a l’exemple de Total qui a mis en place la première station à bioéthanol E85 porte d’Orléans, Paris. Cependant, ce carburant n’est pas encore commercialisé.

3. AIDES FISCALESLa fiscalité incite les automobilistes à rouler avec des voitures dites « propres », c'est-à-dire qui polluent peu, en émettant peu de CO2, ou qui utilisent des énergies alternatives.Le crédit d'impôt pour l'acquisition pour une durée d'au moins deux ans d'un véhicule propre est porté de 1 525 à 2 000 Euros.Le véhicule propre est défini comme étant celui qui fonctionne exclusivement ou non au moyen du gaz de pétrole liquéfié (GPL), de l'énergie électrique ou du gaz naturel véhicule (GNV), dès lors que ce véhicule émet moins de 140 grammes de dioxyde de carbone par kilomètre.En revanche, une taxe additionnelle sur les certificats d'immatriculation est créée pour les voitures particulières rejetant un niveau élevé de dioxyde de carbone (2 euros par gramme à partir de 200 grammes de dioxyde de carbone émis au kilomètre, 4 euros par gramme à partir de 250 grammes de dioxyde de carbone émis au kilomètre).

Depuis 1992 en France, pour encourager le développement et le surcoût de production des biocarburants, ces derniers sont dispensés partiellement de la Taxe Intérieure des Produits Pétroliers (TIPP).De plus, des programmes de recherche et de développement de ces énergies alternatives sont mis en place par l’Etat français. Ils visent à tripler leur production en 5 ans. Ces programmes se font avec des subventions de l’Etat.

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Source : UIFPEvolution de la subvention en faveur des biocarburants en France

4. POLITIQUEDes politiques gouvernementales ou des législations peuvent inciter les conducteurs et constructeurs à évoluer. Voici des exemples de politiques qui ont ou qui pourraient se faire :Elever les salaires afin de remédier au vieillissement du parc automobile qui créé de la pollution. Une voiture moyenne est équivalente à un an de salaire au SMIC.Optimiser l’infrastructure urbaine afin d’éviter les déplacements en voiture dans les métropoles. C'est-à-dire rapprocher les emplois des habitations et augmenter la sensibilisation des urbains vis-à-vis des transports en commun mis à disposition.Une politique de limitation des vitesses : cette politique de limitation des vitesses a pour but de réduire les émissions polluantes des véhicules, de réduire la consommation des véhicules, de faire baisser le nombre d’accidents.Par exemple en France, lors des pics de pollution à l’ozone, la vitesse autorisée est réduite, notamment en ville et sur les autoroutes. Des zones 30 km/h ont été crées. En Europe, en 1992, la limitation de la vitesse en agglomération passe de 60km/h à 50km/h.En Suisse, la limitation de vitesse peut être échelonnée beaucoup plus largement qu'en France.Cette politique de limitation des vitesses ne se fait pas sans soutien et nécessite donc des contrôles permanents des vitesses des véhicules (développement de radars automatiques depuis 2004 en France).Mise en place de la pastille verte en 1998, qui fixe une différence au niveau des émissions polluantes des véhicules.Politique de développement des biocarburants (défiscalisation partielle de l’éthanol), instauration de « Primes écolos ». Adopter de nouvelles manières d’appréhender nos déplacements : développement du covoiturage, des transports en commun, limiter les accès aux centres villes en y développant les péages (cas de Londres).

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Des subventions sont accordées aux

agriculteurs pour rendre attractifs les

biocarburants qui, en terme de fabrication,

coûtent deux à trois fois plus chers que des

bases d'origine pétrolière.

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A. NORMESDes normes antipollution ont été mises en place dans le but de réduire la pollution. Parmi ces normes, il y a la norme Euro, qui nous concerne plus particulièrement ; nous allons donc la développer.Normes EuroLes normes d'émission Euro fixent les limites maximales de rejets polluants pour les véhicules roulants. Il s'agit d'un ensemble de normes de plus en plus strict s'appliquant aux véhicules neufs. Son objectif est de limiter la pollution atmosphérique due au transport.Les normes européennes se disent "EURO XXXX" ou "EURO III". On répertorie ces normes :

"EURO 1993" ou "EURO I" "EURO 1996" ou "EURO II" "EURO 2000" ou "EURO III" "EURO 2005" ou "EURO IV"

Elles déterminent les valeurs limites des polluants ainsi que les méthodes de contrôle à mettre en œuvre.Elles peuvent aussi définir des artifices obligatoiresLa norme "EURO III" abaisse à <350 ppm la teneur en soufre du gasoil.Un véhicule vendu en 2006 (EURO 4) émet globalement 2 fois moins de polluants qu’un véhicule mis sur le marché en 2002.Limites d’émission UE pour les véhicules particuliers (M1) en g/kmClasse Normes Année CO HC HC + NOx NOx ParticulesDieselM1 Euro 1 1992 2,72 NC 0,97 NC 0,14

Euro 2 1996 1,0 NC 0,9 NC 0,1Euro 3 01/2000 0,64 NC 0,56 0,5 0,05Euro 4 01/2005 0,5 NC 0,3 0,25 0,025Euro 5 09/2009 0,5 NC 0,25 0,2 0,005

EssenceM1 Euro 1 1992 2,72 NC 0,97 NC NC

Euro 2 1996 2,2 NC 0,5 NC NCEuro 3 01/2000 2,3 0,2 NC 0,15 NCEuro 4 01/2005 1,0 0,1 NC 0,08 NCEuro 5 09/2009 1,0 0,075 NC 0,06 0,005

Source : industrie.gouvHC : Hydrocarbures Imbrûlés

CO : Monoxyde de carboneNOx : oxyde d’azote

M1 : voitures particulièresCE : Communauté Européenne

NC : Non Concerné

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Source : PSARéglementation en matière d'émissions atmosphériques des véhicules particuliers diesel depuis 1993

Réglementation en matière d'émissions atmosphériques des véhicules particuliers essence depuis 1993Source : PSA

La réglementation élaborée au niveau européen prévoit la poursuite des efforts de réduction sur l'ensemble des polluants réglementés (oxydes d’azote, ozone, hydrocarbures imbrûlés, monoxyde de carbone et particules). Dans les années à venir, les pouvoirs publics vont faire peser leur action sur les réductions de CO2.Il faut néanmoins tenir compte du décalage entre la mise en place de la réglementation et son impact sur les émissions compte tenu du lent renouvellement du parc de voitures particulières qui s'étale sur 10 à 15 ans.

B. CONVENTIONS ENVIRONNEMENTALESLe Sommet de la Terre, à Rio en 1992, a marqué la prise de conscience internationale du risque de changement climatique. Les états les plus riches, pour lesquels une baisse de croissance semblait plus supportable et qui étaient en outre responsables des émissions les plus

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importantes, y avaient pris l'engagement de stabiliser en 2000 leurs émissions au niveau de 1990. C'est le Protocole de Kyoto, qui traduisit en engagements quantitatifs juridiquement contraignants cette volonté. Ce document a été signé par 180 pays, à Kyoto, au Japon en décembre 1997.Les gaz à effet de serre concernés sont :

Le gaz carbonique ou dioxyde de carbone (CO2) provenant essentiellement de la combustion des énergies fossiles et de la déforestation.

Le méthane (CH4) qui a pour origine principale l'élevage des ruminants, la culture du riz, les décharges d'ordures ménagères, les exploitations pétrolières et gazières.

Les halocarbures (HFC et PFC) sont les gaz réfrigérants utilisés dans les systèmes de climatisation et la production de froid, les gaz propulseurs des aérosols.

Le protoxyde d'azote ou oxyde nitreux (N2O) provient de l'utilisation des engrais azotés et de certains procédés chimiques.

L'hexafluorure de soufre (SF6) utilisé par exemple dans les transformateurs électriques.Dans le Protocole, 38 pays industrialisés s'obligent à abaisser leurs émissions de gaz à effet de serre entre 2008 et 2012 à des niveaux inférieurs de 5,2 % à ceux de 1990. Parmi ces pays, les États-Unis ont accepté une réduction de 7%, le Japon de 6% et l'Union européenne de 8%. A la suite de cet engagement, l'Union européenne a estimé nécessaire de procéder à une répartition de la charge de cet objectif entre les quinze États membres. A l'horizon 2008-2012, la France devra donc stabiliser ses émissions de gaz à effet de serre à leur niveau de 1990.

5. SENSIBILISATION DES CONDUCTEURS AU NIVEAU DE L’ENVIRONNEMENT

A. COMMUNICATIONLes constructeurs automobiles utilisent la publicité pour valoriser leurs voitures écologiques et ainsi sensibiliser les consommateurs à l’importance de l’environnement. Voici donc deux publicités particulièrement marquantes que l’on a pu rencontrer dans certains magazines.

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B. SALON AUTOMOBILEOn a remarqué lors du dernier salon de Détroit (13 au 21 janvier 2007), aux Etats-Unis, la promotion que font les constructeurs américains et européens pour des voitures écologiques. Par exemple, BMW a proposé une Série 7 qui fonctionnerait à l’hydrogène et Volvo a équipé son concept XC60 d’une motorisation fonctionnant au biocarburant. Ford a présenté également une automobile Flex-Fuel : la Ford Focus 1.8 Duratec Bioflex fonctionnant à E85. Au mondial de l’Automobile, à Paris en 2006, le groupe PSA a présenté un concept d’automobile hybride fonctionnant au Diesel (les Citroën C4 et Peugeot 307), ce qui serait un bon argument de vente pour l’Europe.

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V. CONCLUSION GENERALE

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VI. ANNEXEA. LEXIQUE

A

Alcanes : Hydrocarbures dont les atomes ne sont liés que par des liaisons simples.Accumulateur : Un accumulateur est un système destiné à stocker de l'énergie.Accumulateur électrochimique : c’est une plie ou une batterie rechargeable. Les accumulateurs et piles électrochimiques permettent de disposer d’une réserve d’énergie électrique autonomeAviculture : Elevage d’oiseaux fermiers. Avoir fiscal : Montant retranché de l’impôt brut d’un contribuable.Acides gras saturés : Acides gras sans double liaison.Antioxydants : Molécules ou ensemble de molécules ayant un rôle de défense au sein des cellules.Alcaline : Qui a les propriétés d’une base (différent de acide).ADEME : Agence De l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie.Admission : L'admission est le premier temps moteur durant lequel le cylindre se remplit du mélange air/essence par le biais de l'aspiration occasionnée par descente du piston. La ou les soupapes d'admission sont alors en position ouverte.Alésage : L'alésage est le diamètre intérieur du cylindre, en millimètre.Allumage : L'allumage est le troisième temps moteur. Une fois le mélange air/essence bien compressé dans la chambre à combustion, la bougie d'allumage produit une étincelle qui enflamme le mélange ce qui a pour effet de propulser avec puissance le piston dans sa deuxième course descendante pour entamer la dernière étape, l'échappement.Autoallumage par compression : Procédé de combustion appliqué aux moteurs Diesel, consistant en une auto-inflammation d’un mélange homogène d’air et de combustible.Arbre à cames : L’arbre à cames (AC) est, comme son nom l’indique, est un arbre, dans lequel sont usinées les cames. Entraîné par le vilebrequin, sa rotation permet l'ouverture et la fermeture des soupapes.Arbre moteur : L’arbre moteur est également appelé le vilebrequin. Autocombustion : L’autocombustion est une combustion du mélange air/carburant qui s’effectue par elle-même.Anode : L'anode est l'électrode où a lieu une réaction d'oxydation par opposition à la cathode où se produit une réaction de réduction. Il s'agit du pôle négatif dans une pile, une diode à jonction ou un électrolyseur.AC/DC : Appareil capable de fonctionner sur secteur (AC) ou à piles (DC).Additif : Produit chimique incorporé aux carburants et aux lubrifiants pour en améliorer certaines caractéristiques. Les additifs permettent d'obtenir des carburants qui répondent à la fois aux attentes des constructeurs automobiles et aux normes administratives.

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BBiocarburants : Formes de carburants de substitution produits à partir de matériaux organiques non-fossiles et renouvelables, comme le bois, les déchets et les alcools, qui sont brûles pour fournir de l’énergie. Les biocarburants proviennent également de plantes cultivées (tournesol, betterave, colza…). Les produits obtenus sont l'ETBE (Ethyl tertio butyl éther) et les EMHV (Esters méthyliques d'huiles végétales).Les biocarburants sont utilisés lorsqu'ils sont introduits dans les carburants traditionnels : l'ETBE est introduit dans les essences et les EMHV sont introduits dans le gazole et le fioul domestique.En 2005, les quantités de biocarburants mis en vente ont été de 228 879 tonnes d'ETBE et à 368 487 tonnes d'EMHV.Bar : Unité de pression (1 bar = 105 Pascal)

Bioréacteur : Appareil mécanique dans lequel des cellules capables de produire des protéines sont cultivées.Bioéthanol : Biocarburant destiné aux moteurs à essence et cheminées.Biodiesel : Nom utilisé en Europe et en Amérique du Nord pour désigner des esters alcooliques d'huiles végétales.Bielle : La bielle est une tige métallique en liaison pivot avec le piston et le vilebrequin. Elle permet donc de transformer le mouvement de translation rectiligne du piston en mouvement de rotation du vilebrequin, grâce à son mouvement oscillatoire.Bougie d’allumage : La bougie d’allumage est un élément du moteur à explosion. C'est le dispositif qui provoque l'inflammation du gaz dans un moteur à 4 temps.Baril : Le baril est une unité internationale de mesure du pétrole. Il correspond à un volume de 159 litres et se négocie en dollars (1 tonne est égale à environ 7,33 barils pour les bruts de densité moyenne, c'est-à-dire 860 kg/m3).BtL : (Biomass to Liquid). Le BtL désigne un carburant, qui est synthétisé à partir de la biomasse.Biogaz : Le biogaz est le résultat de la fermentation anaérobie (en l'absence d'air) des déchets organiques (les déchets ménagers, les boues des stations d'épuration, les effluents agricoles et les effluents des industries agroalimentaires etc.). Ce processus est spontané dans les décharges d'ordures ménagères et forcé dans les réacteurs appelés méthaniseurs. Le biogaz est un gaz pauvre qui contient environ 50% de méthane.Biomasse : En écologie, la biomasse est la masse totale (quantité de matière) de l’ensemble de la matière vivante, végétale (à plus de 99%) et animale présente à la surface de la terre.Bilan radiatif de la Terre : Le bilan radiatif de la Terre dresse la quantité d'énergie reçue par le système climatique Terre-atmosphère et la quantité d'énergie réémise vers l'espace. Lorsque le bilan est nul, la température moyenne de la planète est stable.Brent : Le Brent est un type de pétrole brut issu de champs de Mer du Nord. Il s'agit d'un pétrole assez léger et peu soufré. Le cours du Brent est le prix par baril de ce pétrole et constitue la référence pour le marché européen. Les cours des autres bruts se fixent par référence à celui du Brent.

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C

Carburant : Combustible qui alimente les moteurs thermiques.Combustible : On dit qu'une matière est combustible lorsqu'elle peut prendre feu et brûler en présence de dioxygène.Carburants fossiles : Carburants qui proviennent de la transformation des matières organiques mortes mélangées à divers minéraux à de grandes profondeursCycloalcanes : Hydrocarbures contenant deux atomes d’hydrogène par atome de carbone. Cryogénique : Désigne la science du froid.Composés organiques volatiles : Hydrocarbures dont la pression de vapeur est au moins égale à 0,01 kPa à une température de 293,15 K (pouvant facilement se trouver en sous forme gazeuse dans l'atmosphère).Composés aromatiques : Les composés aromatiques, ou arènes sont des composés chimiques. Le benzène et le toluène constituent les composés aromatiques.Corrosif : Qui a la propriété de détruire lentement par une action chimique; qui ronge.Catalyseur : Substance qui augmente la vitesse de réactionCompression : La compression est le deuxième temps moteur. Après avoir reçu le mélange air/essence dans la chambre à combustion, le piston entreprend sa course ascendante à l'intérieur du cylindre alors que les soupapes sont en position fermée, pour compresser le mélange et ainsi préparer la prochaine étape qui est celle de l'allumage. Le taux de compression est l'inverse du quotient de compression. Le taux de compression est généralement exprimé en pourcentage, et plus celui-ci est faible, plus la taille du fichier compressé sera faible.Cylindre : Partie métallique dans laquelle circule le piston.Culasse : La culasse est l'élément qui repose sur le bloc moteur. Elle accueille les soupapes, l'arbre à came et le circuit de refroidissement du moteur.Collecteur d’admission : Le collecteur d’admission est un réseau de tubes permettant l’arrivée d’air au niveau de chaque cylindre durant le temps de l’admission.Collecteur d’échappement : Le collecteur d’échappement est un réseau de tubes permettant l’échappement des gaz de la combustion dans chaque cylindre durant le temps de l’échappement.Came : Une came est un organe mécanique destiné à transformer un mouvement de rotation en mouvement de translation ou de rotation. Il s'agit généralement d'un cylindre de rayon variable entraîné en rotation par un arbre. La pièce en contact avec le profil de la came (le suiveur) est alors mise en mouvement.Culbuteur : Un culbuteur est une pièce de mécanique destinée à transmettre un mouvement en en changeant la direction et le sens (on parle aussi de basculeur).Carburateur : Le carburateur permet de préparer un mélange d'air (le comburant) et de carburant, ayant le bon rapport de carburant/air, qui va parfaitement bruler dans le cylindre. Le rapport théorique idéal air, essence est de 14,7/1, ou 14,7 parts d'air pour 1 part de carburant.Canaux de transfert :Combustion détonante :

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Compresseur : Le compresseur est entraîné mécaniquement par le moteur, le compresseur alimente ce dernier à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Il augmente donc le volume de gaz normalement admis par aspiration naturelle.Combustibles fossiles : Les combustibles fossiles sont des substances combustibles provenant de la décomposition sur de très longues périodes de matières organiques sous forte pression; par exemple, le gaz naturel, le pétrole, le propane ou le charbon.Cathode : La cathode est l'électrode négative dans une pile, un tube électronique, une diode à jonction ou un électrolyseur. Par sa polarité négative elle attire les ions positifs (cations).Courant continu : Le courant continu, par opposition au courant alternatif, est un courant électrique unidirectionnel : le courant circule à chaque instant dans le même sens, le déplacement des électrons se fait toujours dans le même sens.Courant alternatif : Le courant alternatif est un courant électrique qui change de sens périodiquement. La forme la plus utilisée de courant alternatif est le courant sinusoïdal, essentiellement pour la distribution commerciale de l'énergie électrique.Charge partielle : CHOREN Industries GmbH : firme allemande spécialisée dans le biodiesel.CO : Monoxyde de carbone

D

Densité énergétique : Quantité d'énergie apportée par unité de poids.Distillation : Procédé qui consiste à séparer plusieurs liquides mêlés en les chauffant.Déflagration : C’est une explosion. On emploie le terme de déflagration lorsque le front de flamme se déplace à une vitesse inférieure à la vitesse du son.Détonation : Bruit produit par quelque chose qui explose.Diatomées : Algues unicellulaires planctoniques des eaux douces et marinesDiester : c’est l’équivalent français du biodiesel.DMFC : (Direct methanol fuel cell) : le DMFC est une sous-catégorie de pile à combustible à échange de protons, Direct methanol fuel cell ; ici, le méthanol n'est pas reformé, mais est alimenté directement à la plie à combustible. On n'a pas besoin d’un reformage catalytique complexe. De plus, le stockage du méthanol est beaucoup plus facile que celui de l'hydrogène parce qu'il n'a pas besoin d'être fait sous pression.DME : (di-méthyl éther) : Le DME est un éther gazeux incolore avec une odeur éthérée. Le gaz diméthylique d'éther est soluble dans l’eau. Il a pour formule CH3OCH3. L'éther diméthylique est employé, par exemple, comme propulseur pour aérosol. L'éther diméthylique est également un combustible alternatif au gaz de pétrole liquéfié (GPL), au gaz naturel liquéfié (GNL), au gasoil et à l'essence. Il peut être produit à partir du gaz naturel, du charbon, ou de la biomasse.

E

Ecobilan : Inventaire des conséquences que la fabrication d'un produit industriel a sur l'environnement.Estérification : l’estérification est l’action d'un acide (éventuellement d'un acide carboxylique) sur un alcool avec formation d'eau, soit la réaction : acide + alcool → ester + eau.

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ETBE : Ethyl Tertio Butyl Ether : Biocarburant fabriqué à partir d'éthanol.EMVH : Ester méthylique d’huiles végétales. C’est un biocarburant utilisé pur ou mélangé avec du gasoil (formation de biodiesel) dans des moteurs Diesel adaptés.Ester : Composants des arômes de fruits.Electrolyse : Méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.Energie mécanique : Quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l'énergie d'un système emmagasinée sous forme d'énergie cinétique.Energie cinétique : L’énergie cinétique est l’énergie que possède un corps du fait de son mouvement. L’énergie cinétique d’un corps est égale au travail nécessaire pour faire passer le dit corps du repos à son mouvement de translation et de rotation actuel.Energie thermique : L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation désordonnée de ses molécules et de ses atomes. Les transferts d'énergie thermique entre corps sont appelés transferts de chaleur et jouent un rôle essentiel en thermodynamique. Ils atteignent un équilibre lorsque la température des corps en contact est égale.Energie calorifique : L’énergie calorifique est une énergie qui produit de la chaleur.Energie primaire : L'énergie primaire est la première forme de l'énergie directement disponible dans la nature : bois, charbon, gaz naturel, pétrole, vent, rayonnement solaire, énergie hydraulique, géothermique… L'énergie primaire n'est pas toujours directement utilisable et fait donc souvent l'objet de transformations : exemple, raffinage du pétrole pour avoir de l'essence ou du gazole ; combustion du charbon pour produire de l'électricité dans une centrale thermique.Energie secondaire : L'énergie secondaire est une énergie obtenue par la transformation d'une énergie primaire au moyen d'un système de conversion : par exemple, une centrale thermique produit de l'électricité (énergie secondaire) à partir de charbon (énergie primaire). Une énergie secondaire peut aussi résulter de la transformation d'une autre énergie secondaire ; c'est le cas d'une centrale thermique alimentée en gaz de haut fourneau.Echappement : L'échappement est le dernier temps moteur durant lequel le piston entreprend sa deuxième course ascendante en repoussant les gaz brûlés lors de l'allumage vers la ou les soupapes d'échappement en position ouverte. Les gaz sont alors expulsés vers le collecteur d'échappement.Effet de serre : c’est un processus naturel de réchauffement du climat qui intervient dans le bilan radiatif de la Terre. Il est dû aux gaz à effet de serre (GES) contenus dans l'atmosphère, à savoir principalement la vapeur d'eau (qui contribue le plus à l'effet de serre), le dioxyde de carbone CO2 et le méthane CH4.Electrochimique : Les phénomènes électrochimiques sont des phénomènes chimiques couplés à des échanges réciproques d’énergie électriqueElectrolyse de l’eau : L'électrolyse peut être utilisée pour décomposer l'eau (H2O) en dihydrogène (H2) et en dioxygène (O2).Electrolyte : Partie de la pile permettant le passage d'ions chargés de l'anode vers la cathode ou inversement, induisant ainsi une différence de potentiel entre les électrodes et le déplacement des électrons.Electrolyse : Le principe de l'électrolyse est le contraire de celui de la pile. Elle consiste à imposer un courant électrique dans une solution (qui peut être aqueuse, un solvant voire un

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sel fondu). On assiste alors à une migration des ions et des réactions aux électrodes: une oxydation anodique et une réduction cathodique. Dans l'électrolyse, l'anode est positive et la cathode négative.E85 : Il s'agit d'un carburant contenant 85% d'éthanol en volume et 15% d'essence en volume. Une teneur minimale en essence est nécessaire pour garantir le fonctionnement à froid du véhicule. L'éthanol qui entre dans la composition de l'E85 est un alcool, principalement produit par la fermentation de grains riches en sucre ou en amidon, c'est-à-dire à partir de betteraves à sucre, ou de céréales.

F

Front de flamme : Lieu ou se situe la combustion.Fuel : Huile lourde ou moyenne tirée de la distillation du pétrole.Fioul Domestique : Sorte de gazole, destiné au chauffage domestique, industriel ou agricole.Flexfuel (ou Flexifuel ou Flex-Fuel) : Moteur fonctionnant aux biocarburants.Filtre à particules : Le filtre à particules (FAP) est un système de filtration utilisé pour éliminer quasi totalement les fines particules, réputées cancérigènes, contenues dans les gaz d'échappement des moteurs diesel. Ces particules sont essentiellement composées de carbone et ont typiquement une taille comprise en 10 nm et 1 micron.

G

GNV : Gaz naturel pour véhicules. LeGraissage : action ou opération consistant à lubrifier un mécanisme, un moteur ou une machine Générateur électrique : Les générateurs électriques sont des dispositifs permettant de produire de l'énergie électrique à partir d'une autre forme d'énergie.Gaz à effet de serre ou GES : La vapeur d'eau, le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l'oxyde d'azote (N2O), les perfluocarbones, l'hexafluorure de soufre (SF6) et les hydrocarbures fluorés. Ensemble, ces gaz absorbent les rayons émis par la Terre et réchauffent l'atmosphère. La plupart des gaz à effet de serre sont produits de manière naturelle mais sont aussi produits par les activités humaines telles que la combustion des carburants fossiles.Gallon US : Le gallon US (symbole gal US) est défini comme mesurant 231 pouces cubes du système d'unité américain, exactement 3,785 411 784 litres.GPL : Gaz de Pétrole Liquéfié : par exemple le butane ou le propane.GPLc : Gaz de Pétrole Liquéfié Carburant : C’est un type de GPL utilisé comme carburant pour les automobiles compatibles. Il s'agit d'un mélange de butane et de propane.

H

Hydrocarbures : Composé organique contenant exclusivement des atomes de carbone (C) et d'hydrogène (H)Horticulture : Culture des légumes, des fruits et des fleurs.HVC : Huile végétale carburant, elle connue aussi sous le nom de HVB : Huile végétale Brute et HVP : Huile végétale pure.HC : Hydrocarbures Imbrûlés. Gaz polluants provenant d'une combustion incomplète.

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Heptane : L'heptane est un hydrocarbure saturé linéaire de la famille des alcanes de formule C7H16.

I

Indice de cétane : Nombre qui caractérise la capacité du gazole à s'enflammer rapidement après avoir atteint la température d'auto inflammation.Isocylindrée : même cylindrée.Isorégime : même régime.Injection : Méthode consistant à pulvériser le carburant par un petit gicleur dans le système d'admission des cylindres d'un moteur. L'injection est essentielle pour le cycle diesel et constitue une alternative à la carburation classique pour un moteur à essence. Sur certains moteurs, chaque cylindre est équipé d'un injecteur actionné par une came, à savoir un piston plongeur délivrant une quantité précise de carburant à intervalles réguliers.Injection directe : L'injection directe est une technologie utilisée dans les moteurs à combustion interne. Elle consiste à diffuser l'essence directement dans la tubulure d'admission, voire dans la chambre de combustion plutôt qu'en amont dans le carburateur. Ce procédé permet d'augmenter le taux de compression et par conséquent, le rendement du moteur.IFP : Institut français du pétrole

J

Joule : Le joule est l'unité légale de l'énergie dans le Système International d'unités. Le joule traduit une quantité d'énergie assez petite. C'est pourquoi on utilise très souvent les multiples de cette unité : kJ (le kilojoule qui est égal à 1000 joules), MJ (le mégajoule qui est égal à un million de joules. Son symbole est J. Cette unité a longtemps été exprimée en calorie avec l'équivalence d'une calorie égale à 4,18 joules.

K

kcal/kg : Cette unité correspond à la quantité de chaleur exprimée en calories fournie par la combustion d'un kg de combustible. Cette unité exprime le pouvoir calorifique d'un combustible, mais il est préférable d'exprimer ce pouvoir calorifique en kJ/kg (kilojoules par kilogramme) ou MJ/t (millions de joules par tonne).kJ/kg : Cette unité correspond à la quantité de chaleur exprimée en joules fournie par la combustion d'un kg de combustible. Cette unité exprime le pouvoir calorifique d'un combustible. On utilise également son multiple exprimé en MJ/t (millions de joules par tonne).kW : C'est le multiple d'un watt, c'est à dire l'unité de puissance qui correspond à la quantité d'énergie consommée ou produite par unité de temps. (Symbole W). 1 kW est égal à 1000 W.

L

Lipides : Graisses et acides gras.Lubrification : La lubrification est une technique permettant de réduire le et l'entre deux pièces qui sont en contact et en mouvement l'une par rapport à l'autre. Elle permet éventuellement d'évacuer une partie de l'énergie thermique engendrée par ce frottement, d'éviter la corrosion.Lubmin : commune allemande.

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M

Machine à vapeur : La machine à vapeur est une invention qui date du XVIIIème siècle. C'est un moteur thermique à combustion externe, qui sert à transformer l'énergie thermique, que possède la vapeur d'eau fournie par une ou des chaudières, en énergie mécanique. Comme première source d'énergie d'origine mécanique, exploitable par l'homme, elle a eu une importance majeure, lors de la Révolution industrielle, mais à l'aube du XXème, elle est supplantée par le moteur à combustion interne.Masse volumique : Quotient de la masse d’un corps par son volume.Microalgues : Algues microscopiques.Micron : Un millionième de mètre.Moteur à combustion interne : Moteur dont la combustion (production d'énergie) va se situer au même endroit que la production de travail.Moteur à combustion externe : Le moteur à combustion externe est une machine où l'énergie thermique dégagée par la combustion est transportée par un fluide caloporteur (fluide chargé de transporter la chaleur entre deux ou plusieurs sources de températures diverses) à l'extérieur de celle-ci pour être transformée par exemple en énergie mécanique motrice : un ensemble chaudière / turbine à vapeur).Moteur électrique : Un moteur électrique est un dispositif permettant la conversion d'énergie électrique en travail ou énergie mécanique.Moteur à explosion : Les moteurs à explosion sont principalement utilisés pour la propulsion des véhicules de transport (avions à hélice, automobiles, motos, camions, bateaux). Ils font parti des moteurs à combustion interne.Moteur à allumage commandé : Un moteur à allumage commandé est une sorte de moteur à explosion, pouvant être deux temps, quatre temps ou Wankel.

N

NREL : Laboratoire National des Énergies Renouvelables du Département à l’Énergie du Gouvernement américain

O

OPEP : L'OPEP (Organisation des Pays Exportateurs de Pétrole) est le principal producteur de pétrole (41%) suivi de l'Amérique du Nord (Etats-Unis, Canada et Mexique) 19%. L'OPEP comprend 11 pays : l'Arabie Saoudite, Iran, Iraq, Venezuela, Emirats Arabes Unis, Koweït, Nigeria, Libye, Indonésie, Algérie, Qatar.OTAN : Organisation du Traité de l’Atlantique Nord. C’est une organisation militaire créée à l'initiative des États-Unis pour organiser l'Europe face à l'Union Soviétique après la Seconde Guerre mondiale.Oléagineux : Qui contient de l’huile.Octane : L'octane est un hydrocarbure linéaire de la famille des alcanes. Il possède 8 atomes de carbone (C) et 18 atomes d'hydrogène (H) ; il a pour formule C8H18.Oxydation : L'oxydation est la réaction chimique dans laquelle un composé se combine avec un ou plusieurs atomes d'oxygène. En chimie, l'oxydation est la réaction dans laquelle un corps perd un ou plusieurs électrons. Le phénomène inverse est la réduction.

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Oxyde d’azote : On appelle oxyde d'azote le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2) ; il s'agit d'un terme générique, utilisé pour tenir compte de la manière de mesurer ces polluants. Ils résultent de la combinaison, à haute température, de l'azote présent dans l'air admis par le moteur avec l'oxygène non utilisé dans la combustion.Electrode : Conducteur électrique qui permet la création d'un flot d'électrons (d'où un courant électrique). Un système électrochimique possède un minimum de deux électrodes (anode et cathode) qui sont en contact direct avec l'électrolyte.OCDE : L’OCDE ou Organisation de coopération et de développement économiques est une organisation internationale de 30 pays développés. Les pays des plus industrialisés en font partie :

Les pays d’Amérique du Nord (Canada et Etats-Unis) mais aussi le Mexique. Les communautés Européennes : Allemagne, Autriche, Belgique, Danemark, Espagne,

Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Luxembourg, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, Royaume-Uni, Slovaquie, Suède, Suisse et République Tchèque.

Ainsi que l’Australie, la Corée du Sud, le Japon, la Nouvelle Zélande et la Turquie.Offshore : Exploitation d’un gisement marin à partir d’une plate-forme.

P

Pouvoir calorifique inférieur : Paramètre caractéristique de chaque carburant. Cette grandeur caractérise la quantité d’énergie fournie par le carburant considéré.Particule : Petite partie de matière solide ou liquide. Une particule peut être polluante.Pression de vapeur : Pression partielle de la vapeur d'un corps présent également sous forme liquide ou solide.Propane : Hydrocarbure saturé linéaire de la famille des alcanes, de formule C3H8.Propylène : Hydrocarbure de formule chimique C3H6.Piston : Le piston est une pièce cylindrique mobile qui se déplace à l’intérieur du cylindre. Il assure la compression des gaz et transmet le mouvement au vilebrequin par l’intermédiaire de la bielle.Propulsion à réaction : La propulsion à réaction est une technique permettant de faire avancer un véhicule. Elle est basée sur le principe d'action-réaction de Newton.Poussoir : Le poussoir permet de transmettre le mouvement de l’arbre à came a une soupape.Puissance : En physique, la puissance est l'énergie fournie à un système par un autre par unité de temps. La puissance correspond donc à un débit d'énergie : deux système de puissance différente pourront fournir le même travail (la même énergie), mais le système le plus puissant sera le plus rapide.Pile : La pile est un système chimique produisant un courant électrique. Ce principe est le contraire de celui de l'électrolyse.PEMFC : (Polymer Exchange Membran Fuel Cell). Les PEMFC sont actuellement le type de pile le plus étudié. Leurs applications sont multiples autant dans le domaine automobile que dans le domaine stationnaire et portable.Pot catalytique : Pot d'échappement obligatoire depuis janvier 1993 sur les voitures à essence neuves et depuis janvier 1996 sur les Diesels. Il limite les pollutions en utilisant la catalyse (accélération d'une réaction chimique par une substance qui intervient dans la réaction). Le pot

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catalytique limite l'émission de monoxydes de carbone, d'hydrocarbures imbrûlés et d'oxydes d'azote. Cependant, il ne filtre pas les émissions de CO2.PSA : PSA Peugeot Citroën est un constructeur automobile français privé qui contrôle les marques automobiles Peugeot et Citroën.

R

Rendement : Équivalent de la productivité. C’est le rapport de la quantité de carburant utilisé sur la production énergétique. Dans l’industrie pétrolière, le rendement est le pourcentage en poids de chacun des produits pétroliers intermédiaires ou finis, après passage d'un brut ou d'une charge dans une (ou plusieurs) unité(s) de traitement. On dit les rendements d'un brut, d'un reformage catalytique, d'un gaz plant etc. Chez les Anglo-Saxons ce pourcentage est exprimé en volume.Régime : Le régime (en tours/min) est la vitesse de rotation du vilebrequin. Le régime maximum correspond au régime à partir duquel le rupteur intervient pour éviter une casse moteur.Révolution industrielle : La révolution industrielle est un processus historique qui bouleverse les techniques de production : on passe d'un système artisanal, manuel, de production, dans des lieux dispersés, à une production recourant de plus en plus à une énergie provenant de machines, production en grandes séries, centralisée, utilisant des normes ou standards afin d'obtenir des produits d'une plus grande qualité et en masse.Réducteur : Un réducteur est une substance chimique capable de capter un ou plusieurs électrons. Elle s’oppose à un oxydant.Reformeur : Dispositif (réacteur) permettant de transformer un combustible (essence, méthanol, éthanol, méthane, ...) en un mélange gazeux contenant principalement de l'hydrogène et du CO2 au cours d'une réaction catalysée.Rupteur : Le rupteur est l'élément de la tête d'allumage du moteur à explosion, qui coupe périodiquement le courant primaire de la bobine d'induction afin de déclencher l'étincelle aux bougies, regroupant sur une platine, déclenché par une came le linguet porte-contact isolant et son ressort, et le support réglable du contact fixe en parallèle, au condensateur.

S

Soupape : La soupape est une tige dont l’extrémité est une espèce de coupelle. Elle permet l’admission du mélange (soupape d’admission) ou bien l’échappement des gaz brûlés (soupape d’échappement). Les moteurs modernes sont des multisoupapes, ce qui signifie que chaque cylindre dispose de 4 (2 à l’admission, 2 à l’échappement) ou 5 soupapes (3 à l’admission, 2 à l’échappement). Il existe plusieurs technologies de rappel des soupapes, la plus courante étant le ressort.Segment : Le segment est une pièce réalisée dans une matière proche de celle des ressorts, et qui prend la forme d'un circlips. Ils sont montés en général par 3 sur le piston, et ont pour fonction d'assurer l'étanchéité entre la chambre de combustion et le bas moteur, de "racler" (c'est à dire bien racler l'huile pour ne pas qu'il y en ait dans la chambre de combustion) et de "coupe le feu", pour éviter que l'explosion ne se propage au bas moteur.Système d'allumage électrique auxiliaire :Support poreux : Un support poreux est un support susceptible d’absorber des liquides ou des gaz maintenus à leur contact.

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Stationnaire : Un élément stationnaire est un objet qui ne bouge pas, ne varie pas.SULEV : Super Ultra Low Emission Vehicle. Véhicule produisant un taux d’émissions polluantes extra bas : il se situe en dessous de 10% de celui des véhicules ordinaires.Syngas : Le syngas est le produit de gaz résultant des procédés de gazéification et peut être employé comme carburant pour la production d'électricité ou pour la production d’une matière de base pour la synthèse chimique. Il peut être également utilisé pour la production de méthanol, par exemple.Shell : (également appelée Royal Dutch Petroleum, Royal Dutch Shell, et Shell Oil en Amérique du Nord). C’est une compagnie pétrolière britannique et néerlandaise.Soufre : Élément chimique dont le symbole est S. Il est de couleur jaune clair et est inodore à température ambiante. Il dégage cependant une odeur d'œuf pourri lorsqu'il est oxydé ou chauffé. Le soufre est un élément assez répandu dans la nature.Stack : En pratique, les électrodes (ou cellules élémentaires) des piles à combustibles sont assemblées les unes aux autres en série ou en parallèle pour former un stack. La puissance du stack dépend du nombre de cellules et de leur surface et on peut ainsi couvrir un large spectre de puissance de quelques kW à plusieurs MW. En miniaturisant l'ensemble, on a même des piles pour fournir quelques Watts.Supercarburant : carburant de qualité supérieure. C’est un carburant désuet. Le supercarburant est l'essence des moteurs 4 temps anciens (en général conçus avant 1986). Il a été interdit en France depuis le 1er janvier 2000 par application d'une directive européenne. Il a été remplacé à la pompe par un carburant de substitution, constitué de SP98 et d'un additif au potassium.

T

TIPP : Taxe Inférieure sur les Produits Pétroliers. C’est la principale taxe perçue en France sur certains produits pétroliers. Cette taxe vise des produits dont la liste est commune à tous les États membres de l'Union européenne.Torchère : Sorte de flambeau grossier, placé à l'extrémité d'un long manche et dans lequel on met des matières combustibles destinées à donner de la lumière.Température d’ébullition : Température à laquelle un matériau passe de l'état liquide à l'état de vapeur.Transestérification : Réaction d'un ester sur un alcool pour donner un autre esterTurbine : Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air, gaz de combustion), et dont le mouvement est transmis au moyen d'un arbre (mécanique).Temps moteur : Le temps moteur se passe pendant le temps de la combustion – détente. C’est le seul temps qui produit de l’énergie mécanique.Thermosiphon : Le thermosiphon est la circulation naturelle d'un liquide dans une installation du fait de la variation de sa masse volumique en fonction de la température.Thermodynamique : La thermodynamique est une partie de la physique qui traite des relations entre les phénomènes mécaniques et calorifiques.Turbocompresseur : Le turbocompresseur est un ensemble constitué par deux roues à aubes solidaires du même axe. Elles tournent sous l'effet du flux des gaz d'échappement qui entraînent l'une (la turbine) pendant que l'autre (le compresseur) aspire les gaz frais et les comprime pour alimenter le moteur à une pression supérieure à la pression atmosphérique.

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Thermique : La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques, en particulier la conduction, la convection et le rayonnement.Taux de motorisation : nombre de véhicule par ménage ou pour mille habitants.TVA : La taxe sur la valeur ajoutée (TVA) est un impôt indirect sur la dépenseTep : La tonne équivalent-pétrole ou tep est une unité de mesure de l'énergie qui vaut par définition 42 gigajoules (soit 42.109 joules, valeur énergétique d'une tonne de pétrole brut). Elle sert à comparer entre elles des formes d'énergie différentes. Les équivalences sont calculées en fonction du contenu énergétique ; ce sont des moyennes choisies par convention.

U

ULEV : Ultra Low Emission Vehicle. Un véhicule ULEV est un véhicule produisant un taux peu élevé de particules polluantes : ce taux se situe à 50% de ceux des véhicules ordinaires.UFIP : Union Française des Industries Pétrolières

V

Valenergol : Société de Valorisation énergétique des OléagineuxVilebrequin : Le vilebrequin est l'arbre de sortie du moteur. Grâce aux bielles, il reçoit du piston un mouvement de translation qu'il transmet ensuite à la boite de vitesse.

Z

ZEV : Zero Emission Vehicle. Véhicule ne produisant aucune émission polluante. Ces véhicules sont des véhicules dotés de pile à combustible à hydrogène ou de batteries électriques.

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B. BIOGRAPHIESElles sont repérées en violet dans le dossier

NIKOLAUS AUGUST OTTO (Holzhausen 14 juin 1832 - Cologne 28 janvier 1891) Il est un inventeur industriel allemand co-inventeur du moteur à combustion interne en 1867 et fondateur de la société industrielle Deutz AG.Son premier moteur atmosphérique a été construit en mai 1867. Cinq ans plus tard il fut rejoint par Gottlieb Daimler et Wilhelm Maybach et ensemble ils ont produit le moteur à cycle à quatre temps.

RUDOLF CHRISTIAN KARL DIESEL (Paris 18 mars 1832 – disparu dans la nuit du 29 au 30 Septembre 1913 lors d’une traversée de la Manche)C’est un ingénieur allemand. Au début de 1897, alors qu'il est employé à l'usine MAN à Augsbourg, il construit un prototype fonctionnel. Ce moteur a été nommé plus tard moteur diesel d'après le nom de son inventeur. À l'origine, il était connu sous l'appellation moteur à l'huile fonctionnant à l'huile végétale brute. Entre 1911 et 1912, il déclare que « le moteur diesel peut être alimenté avec des huiles végétales et sera en mesure de contribuer

fortement au développement de l'agriculture des pays qui l'utiliseront » et prédit que « l'utilisation d'huiles végétales comme carburant pour moteurs peut sembler insignifiante aujourd'hui », mais que « ces huiles deviendront bientôt aussi importantes que le pétrole et le goudron de charbon ».

GOTTLIEB DAIMLER (Schorndorf 17 mars 1834 - Stuttgart 6 mars 1900)C’est un ingénieur polytechnique allemand de génie en mécanique. Inventeur des moteurs à essence, pionnier de l'automobile, inventeur de la moto en 1885, et fondateur de la marque d'automobile Daimler transformée en Daimler-Benz AG puis Mercedes-Benz à l'arrivée d'Emil Jellinek et Carl Benz en 1926.

FRANÇOIS ISAAC DE RIVAZ(Paris 19 décembre 1752 – Sion 30 juillet 1828)Il est également appelé Isaac de Rivaz. Il est de nationalité suisse et fut un homme politique et un inventeur. Il est notamment connu pour l’invention du moteur à explosion. Vers 1775, il entrevoit le développement de l’automobile et il n’a cessé dès lors d’en réaliser.Alors que ses multiples voitures à vapeur n’ont guère de succès du fait de leur manque de souplesse, finalement, il s'inspire du fonctionnement du pistolet de Volta pour construire le premier moteur à explosion dont il obtint le brevet le 30 janvier 1807.

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ALPHONSE EUGÈNE BEAU (Digne 9 avril 1815 – Vincennes 27 mars 1893)Il est également dit Beau de Rochas. Il fut un ingénieur thermodynamicien et lauréat de l'institut (Académie des Sciences). Ingénieur de grands travaux, il posa le premier câble télégraphique sous-marin en collaboration avec l'ingénieur Philippe Breton (1850) et s'intéressa à l'hydrographie, au trafic ferroviaire (voie ferrée Grenoble-Digne-Nice en 1861), au franchissement de la manche par un tunnel métallique immergé (1880).Il est un thermodynamicien connu pour la définition du cycle à quatre temps du moteur à explosion le 16 janvier 1862. Il dépose alors une cinquantaine de pages qui est une somme de connaissances scientifiques de pointe sur le moteur à quatre temps.En 1883 et 1884 il pose le principe de propulsion par réaction mais il ne l'imagine pas appliqué à des « machines volantes ».

CARL FRIEDRICH BENZ, (Mühlburg 25 novembre 1844 – Ladenburg 4 avril 1929)Il est plus connu sous le nom de Carl Benz. Il est considéré comme l'un des inventeurs de l'automobile. Il construit en 1893 la première voiture Benz à quatre roues Benz Victoria, suivie l'année suivante il construit la Benz Velo. Elle devint le modèle de base des premiers camions et bus en 1895. En 1898, des pneus en caoutchouc furent adoptés sur la Benz Comfortable. En 1899, la production était de 572 voitures et Benz devint l'un des plus importants fabricants d'automobiles. L'année suivante, ce chiffre fut dépassé avec la fabrication de 603 véhicules.La première voiture de course Benz apparut en 1899 et fut à l'origine de nombreux succès. En 1924, Benz et Daimler mirent leurs intérêts en commun pour fusionner en 1926 - la firme Daimler-Benz était formée.

EMIL JELLINEK(Leipzig 2 avril 1853, 21 janvier 1918)Il est également connu sous le surnom de Monsieur Mercedes, et était un diplomate et homme d'affaires autrichien.Participant à des courses automobiles où il se fait connaître sous le surnom de Monsieur Mercedes, il passe commande début 1900 à Daimler et Wilhelm Maybach d'une voiture alors révolutionnaire. Il souhaite pouvoir à la fois participer à des courses automobiles, rallier de grandes distances et disposer d'une voiture esthétiquement réussie. Il exige de plus d'être le concessionnaire exclusif de Daimler pour l'Autriche-Hongrie, la France, la Belgique et les États-Unis. Il donna à cette voiture le nom de sa fille Mercedes. Naissent ainsi la marque Mercedes et la voiture moderne, les spécifications demandées par Jellinek étant toujours respectées par nos voitures actuelles.

SAMUEL BROWNSamuel Brown était un ingénieur Anglais qui a développé un moteur à combustion interne.Brown a propos, dans les brevets de 1823 et 1826, de remplir une chambre fermée de gaz enflammé, et ainsi l'air était expulsé ; ensuite il a condensé la flamme en injectant de l'eau, et a fait fonctionner le moteur en échappant l’air dans le vide partiel ainsi obtenu. L'idée a été évidemment suggérée par le moteur à vapeur de condensation de James Watt, la flamme étant utilisée à la place de la vapeur pour obtenir un vide. On dit que le moteur Brown est utilisé

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pour pomper de l’eau, conduire un bateau sur la Tamise, et propulser réellement un chariot de route.Brown a conçu un moteur qui a employé l'hydrogène comme carburant-- un exemple d'un moteur à combustion interne. Il a été basé sur un vieux moteur de vapeur de Newcomen, et il a eu une combustion séparée et des cylindres. Il a examiné le moteur en l'employant pour propulser un véhicule vers le haut de la colline Shooter's Hill en 1824.

WILHELM MAYBACH(Heilbronn 9 février 1846 - Stuttgart 29 décembre 1929) Il était un inventeur et industriel allemand. Il travaille à la fin du XIXe siècle avec Gottlieb Daimler au développement d'un moteur à combustion interne qu'ils veulent rendre le plus petit possible pour le monter sur un véhicule. C'est ainsi qu'ils construisent la toute première moto. Leurs moteurs seront également utilisés dans des bateaux et surtout sur une automobile qui sera présentée à l'exposition universelle de Paris en 1889, et qui est maintenant

reconnue comme la toute première voiture moderne.En 1907, il quitte la Daimler Motoren Gesellschaft pour fonder avec son fils Karl sa propre entreprise : la Maybach Motorenbau. Ils produisent des moteurs de dirigeable pour le comte Ferdinand von Zeppelin, puis plus tard des voitures de luxe.

FÉLIX HEINRICH WANKEL(Lahr 13 août 1902 - Lindau 9 octobre 1988)Il était un ingénieur allemand en mécanique automobile.Jeune, il se passionne pour le dessin industriel, et le fonctionnement des machines.En 1924, Wankel manifeste son intérêt pour le moteur à piston rotatif (moteur Wankel) plutôt que le moteur à piston alternatif. C’est en 1929qu’il dépose son premier brevet de moteur. En 1934, BMW l'engage dans sa division de moteurs d'avions pour les soupapes rotatives. En 1939, il travaille pour Daimler-Benz et BMW sur les soupapes d'avions militaires.Après la guerre, il est arrêté par les autorités françaises et son laboratoire est démantelé. Tous ses documents sont saisis. En 1952, NSU, fabricant de motocyclettes, propose un contrat de consultant à Wankel. Il met au point une invention qui n'est encore que théorique. En 1956, un compresseur à rotor est monté sur l'engin de record NSU. Cette machine, animée par un monocylindre de 50 cm3 couplé à ce compresseur, atteint 196,3 km/h.C'est chez NSU qu'il construisit le premier moteur rotatif en 1957. Un moteur de 125 cm3 de 29ch, tournant à 16000 tr/min.Il vent en 1960 son brevet de fabrication à Mazda, Daimler-Benz, Citroën, Sachs, Perkins, MAN.

SIR WILLIAM ROBERT GROVE (Swansea 1811 – 1896)C’est un chimiste, chercheur amateur en électrochimie et avocat britannique né à au Pays de Galles. En 1839, il développa la pile à combustible en

s'appuyant notamment sur les travaux de Christian Friedrich Schoenbein. A l'exception de quelques tentatives de développement à la fin du XIXème siècle, on en restera à cette curiosité scientifique durant pratiquement une centaine d'années.

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C. SOURCESLe musée des Arts et MétiersToyota Champs ElyséeRenault Champs ElyséeTotal.frElf.frShell.frBp.comIFPUIFPEurostatRenaultADEMEGIECIFENac-grenoble.frannso.freesurf.frfutura-sciences .comCité de la Science et de l’IndustrieIndustrie.gouv.frculture.gouv.frtechno-science.netSciences et AvenirL’Après PétroleLes échosOpep.orgSénat.frVolvo.comInsee.fr

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D.REMERCIEMENTSNous avons à remercier tout d’abord Madame Fredonnet et Madame François pour nus avoir suivi tout au long de ce TPE.Nous remercions également Madame Blanchard, la bibliothécaire du musée des Arts et Métiers.Nous remercions également tous nos parents pour avoir lu notre dossier et nous avoir dit ce qui n’allait pas.

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E. SYNTHÈSES PERSONNELLES

1. BENJAMIN BARON Le sujet

Nous avons choisi un thème : « Du savant au chercheur ». Nous avons alors choisi le sous- thème suivant : « Les inventions majeures de l’Histoire ». Ainsi, nous avons déterminé un sujet qui fut d’abord la roue. Nous pensions en effet que la roue était à l’origine de beaucoup d’évolutions et d’objets actuels. De plus, elle était très intéressante à étudier d’un point de vue technique.Cependant, le manque de documents et sur Internet et dans les livres nous a amené à choisir un second sujet : la machine à vapeur. Il était intéressant d’étudier cette invention qui donna lieu au moteur à explosion. Cependant, pour la même raison que pour la roue, nous avons décidé d’abandonner cette idée.Enfin, nous avions évoqué l’idée d’étudier le moteur à explosion. Après, notre sujet s’est élargit et nous avons traité de l’avenir de la voiture au niveau des moteurs et des carburants/combustibles.

Les difficultés rencontrées au cours de la réalisation du TPEo Diverses difficultés se sont confrontées à nous : o Le choix du sujet : il a été en effet très difficile de se décider pour choisir un

sujet.o L’apport personnel de chacun des membres du groupe : il a été très contrasté au

début, puis s’est uniformisé au fil du temps.o La recherche de documents : nous avons dû consacrer beaucoup de notre temps

à chercher les documents les plus intéressants, les plus pertinents.o La sélection de l’information : pour certaines parties, il était beaucoup plus facile

de chercher des documents. Il y avait donc une accumulation d’information. Le tri de ces informations s’est révélé difficile.

o La construction du plan du dossier : il fallait trouver un plan qui convienne tout particulièrement au message que nous voulions faire passer.

o La recherche d’idées innovantes pour la présentation finale : nous avons en effet cherché un moteur à explosion (en allant voir dans trois casses, dans des magasins de modélisme ; en faisant même les encombrants…) en vain.

La répartition du travail et l’apport personnel de chacunNous nous sommes répartit équitablement le travail : j’ai fait la partie sur les moteurs et ai aidé Mounir à faire la partie sur les enjeux et le développement durable ; Sébastien a fait la partie sur les carburants. De plus, j’ai mis en page tout le dossier. Le groupe était homogène et chacun a apporté ce qu’il savait sur le sujet.

Ce que ça m’a apportéCe TPE a été très enrichissant : il m’a apporté beaucoup de choses, tant d’un point de vue culturel que technique :

o Une sensibilisation vis-à-vis de l’environnemento Une plus grande connaissance sur les moteurs et les carburants/combustibles.o Une connaissance approfondie sur la crise pétrolière.o L’organisation d’un travail en groupe.o Une meilleure maîtrise des traitements de textes et des tableurs.

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2. SÉBASTIEN FLORENT

« La réalisation de ce TPE fut très enrichissante. En effet, cela m’a permis de me rendre compte des différents problèmes auxquels serait confronté la Terre si on ne procédait pas à divers changements. J’ai beaucoup appris quant au fonctionnement d’un moteur, mais également au niveau des divers type de moteurs existant. Je ne soupçonnais pas l’existence de plusieurs moteurs qui pourraient remplacer un jour les moteurs actuels. Au niveau des carburants, je savais que divers carburants étaient à l’étude, mais je ne m’imaginais pas à quel point ils étaient nombreux … Il m’est désormais évident que diverses solutions seront trouvés à l’avenir pour régler le problème du pétrole, car bien que cette ressource soit un facteur d’enrichissement très important pour l’état, il y aura un moment où cela deviendra nécessaire…Au niveau de la réalisation de ce TPE, nous avons longuement hésité quant à la nature de notre sujet. Nous voulions à la base étudier une invention (par exemple, la machine à vapeur) et en étudier tout ce qui l’entoure, c’est à dire ses caractéristiques, son historique,… Nous voulions un TPE en rapport avec un moyen technique, une invention, et quand le choix du moteur à explosion nous est apparu, j’ai tout de suite aimé l’idée. Cela associait une invention à un problème de société. Cela rendait donc ce TPE doublement intéressant, nous étions plus concernés par son contenu.Par rapport au groupe dans lequel je me suis trouvé, cela s’est fait tout naturellement, étant donné que nous nous connaissons tous trois depuis très longtemps et que nous habitons dans la même ville, donc nous pouvions nous voir pour travailler très facilement. Au niveau de l’entente, tout s’est donc bien passé, et chacun a apporté sa part de travail ; nous étions un groupe très homogène. Chacun s’est occupé de la rédaction d’une partie (je me suis occupé de la partie sur les carburants, Benjamin s’est occupé de la patrie sur les Moteurs, et Mounir sur les enjeux au niveau du développement durable. Mais avant la rédaction, nous avons chacun réalisé des recherches sur chaque partie. Suite à l’écriture finale du TPE, chacun a lu le dossier pour y apporter ses avis et le réaliser du mieux possible.Pour réaliser ce TPE, nous avons dû aller dans divers endroits. Nous voulions, dans l’optique de notre oral, récupérer un moteur. Pour cela, nous sommes allés voir les encombrants, allé dans une déchetterie, téléphoné à une casse, mais cela sans succès. Et c’est finalement par le fruit du hasard que nous avons pu en récupérer un, grâce à une connaissance. Pour récolter diverses informations, nous sommes allés dans de nombreux endroits : Le musée des Arts et Métiers, mais également des concessionnaires automobiles, comme Renault ou Toyota. La visite qui me marqua le plus fût sans aucun doute Toyota. Nous sommes allés dans le magasin situé aux Champs-Élysées. Arrivés là bas, dans l’optique de trouver des informations sur le moteur hybride de leur « Toyota Prius » , on reçut une réponse négative, avec pour explication le fait que Toyota misait tout sur l’environnement, et qu’ils ne souhaitaient donc pas créer des brochures pour économiser du papier, toutes les informations résidant sur leur site Internet. Cela m’a marqué, car ça résume bien l’optique des constructeurs automobiles d’aujourd’hui : protéger l’environnement est devenu l’un de leurs soucis majeurs. »

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3. MOUNIR KESSAVDJEE

Lorsque nous avons pris connaissance de la liste des sujets disponibles, notre choix s’est porté en moins d’une heure sur « Les auteurs des découvertes majeures de l’histoire des Hommes », dans « Savants et science, hier et aujourd’hui : du savant au chercheur ». Mais nous n’étions pas très intéressés par l’aspect biographique de ce sujet. Nous avons donc contourné dans un premier temps cette difficulté en ayant l’intention de ne traiter que les découvertes majeures de l’histoire des Hommes. Puis notre professeur nous a très rapidement fait remarquer que notre TPE risquait de se transformer en « catalogue » des inventions, et nous a conseillé de ne traiter qu’une seule invention, très développé.Pour cela il nous fallait une découverte majeure, qui révolutionna le mode de vie des Hommes. Ainsi nous nous sommes d’abord tournés vers la roue, objet incroyable. Malheureusement, face à l’imprécision des informations collectées, nous avons du abandonner assez rapidement.Nous avons ensuite pensé à étudier la machine à vapeur, beaucoup plus récente et donc d’avantage d’informations. Du moins, c’est ce que nous croyions : la recherche de documents s’est révélée en fait peu fructueuse.Néanmoins, réfléchir sur la machine à vapeur nous a révélée une autre invention qui en a découlé : le moteur à explosion. De fil en aiguille notre sujet s’est élargi, et la question de l’environnement nous a de suite sauté aux yeux. Nous avions enfin trouvé notre sujet, et étions prêts à travailler.Trouver un sujet précis qui nous convenait a donc été une première difficulté. Mais hélas, cela n’a pas été la seule. Notre sujet étant très large, nous nous somme littéralement noyés sous une masse de documents. En trier les informations n’a pas été si simple, et malgré cela, notre dossier est encore assez long, du fait de la quantité de choses à dire au niveau du développement durable.En plus de les tirer il a fallu les organiser, c'est-à-dire trouver un plan qui correspondrait parfaitement à notre sujet. Le plus difficile a, encore une fois, sans doute été de hiérarchiser la 3ème partie. Voila pourquoi chacun a contribué à l’élaboration de cette dernière.

La répartition du travail a été plus ou moins homogène. Nous nous connaissons depuis longtemps, et nous habitons tous trois dans la même ville, ce qui nous a facilité la tâche au niveau notamment des déplacements. Nous avons de plus tous participé à la collecte d’informations. Chacun avait une partie qui lui était attribuée, et s’est documenté sur celle-ci. Benjamin s’est chargé des moteurs, Sébastien des carburants, et moi-même des enjeux au niveau du développement durable. Cependant, chacun a également lu les parties des autres, et a plus ou moins apporté ses modifications. La 3ème partie nous a, comme dit auparavant, posé le plus de difficultés. Nous avons du la refaire entièrement, car elle n’était pas assez structurée. Ainsi nous nous sommes vus plusieurs fois en dehors de l’heure hebdomadaire de travail, chez nous.

En plus de cela, nous nous sommes beaucoup déplacés, pour collecter des informations sur le sujet, au Musée des Arts et Métiers de la ville de Paris, mais surtout pour trouver quelque chose de concret pour l’oral. Un moteur tout d’abord, c’est pourquoi nous nous sommes rendus chez des concessionnaires automobile (Toyota, Renault), mais aussi à la déchetterie de notre ville, et dans plusieurs casses, sans succès. L’une d’elles nous a indiqué qu’un de ses « collègues » vendait justement des moteurs. Cependant, comme la ville se trouvait loin, nous leur avons téléphoné et envoyé des courriers électroniques plusieurs fois, sans aucune réponse. Nous avons alors fait les encombrants, un soir. En vain, également.

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Nous voulions aussi trouver du carburant, afin de le présenter à l’oral. Nous en avons acheté assez facilement, nous n’avons pas rencontré de difficultés de ce côté-là.

Travailler sur ce TPE m’a apporté beaucoup de choses. Bien que l’aspect technique des moteurs ne m’intéresse pas plus que ça, je suis très sensible à l’écologie. En savoir plus sur les carburants, et surtout sur la situation actuelle vis-à-vis de l’automobile (alternatives au moteur « classique » fonctionnant à l’essence ; degré de pollution actuel et futur, etc.) m’a passionné. J’ai également appris le fonctionnement de la voiture hybride dont on entend parler actuellement, et le bienfait mitigé des biocarburants. Je ne m’imaginais pas que les réserves de pétrole disparaitraient aussi rapidement !La prestation orale a été une expérience. Enfin du moins, je pense qu’elle le sera, car à l’heure où j’écris cela, elle n’a pas encore eu lieu. Nous continuons actuellement à préparer cet oral, ce qui est plutôt difficile, étant donné que cela est notre premier…

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