Dernière avancée du CEA sur les biocarburants de 2ème génération
Une équipe de chercheurs du CEA, travaillant à Grenoble, a démontré expérimentalement le 14 novembre dernier la validité d’un processus de purification, à haute température, des gaz de synthèse issus de la biomasse.
A partir de la biomasse, il est possible de produire un mélange gazeux susceptible d’être transformé en carburants de synthèse par des procédés chimiques. Portés à une température d’environ 900°C, les matériaux organiques, tels que le bois, se transforment à l’aide de vapeur d’eau en un mélange gazeux contenant majoritairement du monoxyde de carbone (CO) et de l’hydrogène (H2), molécules à partir desquelles des carburants de synthèse de type gazole peuvent être produits. La présence, dans le mélange gazeux, de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2), de goudrons volatils, de particules, et d’autres composés issus des cendres de biomasse est préjudiciable au procédé chimique de synthèse du biodiesel.
Plutôt que d’utiliser un procédé catalytique pour purifier ce gaz, qui présenterait à l’échelle industrielle des contraintes de coût et de fiabilité, les chercheurs de Grenoble ont choisi d’explorer une solution thermique qui consiste à coupler au réacteur de gazéification une installation dite « étage haute température ». Celle-ci permet, à une température de 1300 à 1500°C, et en présence de vapeur d’eau, de « casser » les molécules de goudrons et de méthane pour ne récupérer que le CO et l’H2. L’apport d’énergie sur les deux étapes se fait par alimentation électrique.
C’est la démonstration des performances de ce « vaporeformage » du méthane à haute température qui vient d’être réalisée dans les laboratoires du CEA. L’étage haute température a fonctionné pour cet essai en mode autonome. La mise en place, début 2007, d’une liaison à 900°C entre la sortie du réacteur de gazéification et cet étage haute température permettra de conduire des expérimentations complémentaires. Celles-ci sont indispensables à l’étude de la faisabilité technico-économique de l’ensemble des procédés étudiés, qui sont tous non générateurs de gaz à effet de serre.
Avancée des normes Euro 5 et 6 par le Parlement européen
Le Parlement européen a adopté une proposition visant à durcir progressivement les limites d'émission de polluants par les voitures, notamment d'oxydes d'azote (NOx) et de particules. La norme Euro 5, qui s'appliquera à compter du 1er septembre 2009, fixera des niveaux plus stricts d'émission de particules et de NOx pour les nouveaux véhicules et les camionnettes vendus sur le marché communautaire. Elle prévoit par exemple un abaissement de 80% de la limite d'émission de particules par les véhicules à moteur diesel. Ce durcissement entraîne l'obligation d'équiper les véhicules à moteur diesel de filtres à particules. Euro 6 abaissera notablement les limites d'émission de d'oxydes d'azote par les véhicules à moteur diesel (réduction de 68% par rapport à la limite d'émission actuelle) et entrera en vigueur cinq années après Euro 5, c'est-à-dire en 2014. Le vote du Parlement européen s'appuie sur un compromis réalisé avec le Conseil qui devrait adopter prochainement ce train de mesures.
Il faut aussi noter un renforcement des obligations antipollution des camionnettes. Elles devront progressivement répondre aux valeurs de la norme Euro 6 des voitures particulières. En ce qui concerne les avantages attendus, l'étape Euro 6 permettra de réduire de 60 à 90% les effets nocifs pour la santé par rapport à la réduction résultant de l'application de la norme Euro 5.
BorgWarner développe une nouvelle pompe à air de ligne d’échappement
BorgWarner 1000-T3
Le démarrage à froid est une phase d’utilisation qui entre en compte lors d’une mesure homologuée de la consommation et de la pollution. L’utilisation d’une pompe à air secondaire aide à l’obtention d’un bon résultat en apportant un supplément d’oxygène en sortie de culasse grâce à la postcombustion des imbrûlés, particulièrement du monoxyde de carbone (CO) et des hydrocarbures (HC) à température élevée.
BorgWarner travaille sur une nouvelle technologie de pompe à air appelée 1000-T3. Une seule pompe à air secondaire est nécessaire au lieu d’un système de pompe double. Outre le gain de place, de poids et de coût, les avantages du système résident surtout dans l’accroissement du débit d’air, grâce à l’optimisation du carter de pompe et de la roue à ailettes et à l’augmentation de puissance du moteur électrique. L’arrivée d’air optimisée dans le collecteur d’échappement permet la mise en œuvre de pots catalytiques moins coûteux, moins riches en métaux précieux, puisque la mise en température du pot catalytique est accélèrée.
La nouvelle pompe fait appel à des matériaux d’étanchéité améliorés, plus résistants aux températures élevées. La pompe 1000-T3 se compose d’éléments en granulés de forme spécifique ainsi que d’un corps en aluminium moulé par injection conférant une plus grande stabilité à la pompe à air secondaire. La nouvelle pompe devrait être disponible sur le marché à partir de 2010.
Le Bluetec à l’assaut des USA avec trois constructeurs
Mercedes Classe E 320 CDI BLUETEC
Une étude récente du cabinet américain J.D. Power "Global Outlook for Diesel" prévoit que la part des immatriculations de voitures diesel aux Etats-Unis atteindra 15% d'ici à 2015, une opportunité que Mercedes-Benz, Audi et Volkswagen ne souhaitent pas laisser échapper.
Dans cet objectif, les marques Volkswagen et Audi viennent de se rallier à la technologie Bluetec déjà opérationnelle chez Mercedes. Elle permet de satisfaire aux normes strictes imposées dans l'Etat de Californie, particulièrement sur les émissions de NOx. Différentes techniques de traitement peuvent être utilisées : soit un catalyseur de stockage de NOx associé à un filtre à particules, soit un catalyseur associé à la technique SCR (Selective Catalytic Reduction). Ce dernier procédé repose sur l'apport d'un additif, l'Adblue, solution d'eau et d'urée qui, introduite dans les gaz d'échappement, transforme les oxydes d'azote en azote, vapeur d'eau et dioxyde carbone, trois composants de l'air.
Mercedes commercialise déjà la Classe E 320 CDI BLUETEC depuis le 15 octobre dernier. Audi lancera son premier modèle diesel aux USA en 2008. La marque compte s’appuyer sur le succès de la R10 à moteur V12 TDI qui a remporté les 24 heures du Mans et l’American Le Mans Series.
C'est l'une des conséquences du "Renault Contrat 2009", établit par Carlos Ghosn, dont l'un des axes est la réduction des émissions des gaz à effet de serre. Outre la mise en place d'une gamme de véhicules aux biocarburants et le développement du "downsizing" des moteurs, le constructeur va prendre la voie de l'énergie électrique. L'objectif est la suppression de toutes émissions de CO2 lors du roulage en zone urbaine.
Il n'est apparemment pas question d'un partenariat avec les projets BlueCar de Bolloré ou Cleanova du partenariat Dassault-Heuliez, mais plutôt de faire travailler l'alliance Renault-Nissan. La coopération avec la marque japonaise porte sur la technologie des batteries lithium-ion et leur packaging, le moteur électrique, le dispositif de contrôle de puissance et le procédé de récupération d'énergie dans la phase de freinage.
Renault se concentrera essentiellement sur un marché de véhicules de flotte en Europe à l'horizon 2010. L'alliance Renault-Nissan travaille également sur le véhicule hybride, mais le constructeur français qualifie ce projet de "plus long terme".
Les batteries des prochaines voitures devront être petites, légères, et considérablement plus puissantes. Degussa AG a développé des nouveaux matériaux au lithium-ion permettant à une batterie de démarrage de ne peser que seulement 2.5 kilogrammes, au lieu de 15 à 20 kg. Cette nouvelle batterie est actuellement testée par Lotus sur un véhicule de compétition.
Ce résultat est obtenu par l’emploi d’un séparateur SEPARION® composé d'une matière ultramince en céramique composite. Les électrodes et les additifs d'électrolyte spécifiques sont fournis par Degussa. « Cette technologie de lithium-ion sera employée à l'avenir aussi pour le stockage d'énergie dans des véhicules hybrides » a indiqué Sven Augustin, responsable marketing des activités automobiles chez Degussa.
L’IFP, l’Institut Française du Pétrole, nous a proposé sa vision sur les énergies de demain. Les biocarburants sont bien sûr l’axe principal de la présentation. L’Institut estime qu’en utilisant les terres actuellement en jachère, les biocarburants de 1re génération ne pourront répondre que pour 6% de la demande. C’est un chiffre maximal car il dépend aussi de la proportion entre éthanol et biodiesel et de l’origine de l’éthanol (betterave, blé ou maïs). Il faut aussi noter que, si les biocarburants font baisser les émissions de CO2 (même si les chiffres divergent selon les études), leur production demande deux fois plus d’énergie que celle de l’essence ou du gazole. Il faut donc craindre une augmentation de la pollution de l’air, sans compter une utilisation accrue de pesticides, d’engrais et d’eau. Pour intégrer plus de biocarburants 1re génération, il est aussi possible de prendre sur les cultures dédiées à l’alimentaire ou d’importer du Brésil, mais ces voies ne sont pas à privilégier.
La meilleure solution serait l’arrivée de biocarburants de 2me génération issus de résidus de bois ou de paille de céréales. L’IFP estime que ces carburants pourraient être disponibles en 2015. Enfin, l’hydrogène a aussi été présenté comme un carburant d’avenir, utilisable par une pile à combustible ou par un moteur à combustion interne, mais sa fabrication, sa distribution et son stockage font encore face à de gros problèmes. En conclusion, il n’y a pas une filière de carburant à privilégier, mais un grand nombre de voies. Comme le disait Olivier Appert, Président de l’IFP : « La meilleure énergie est celle que l’on ne consomme pas ». La remarque s’adresse par exemple à la grotesque augmentation du poids des véhicules, entraînant aussi de ce fait un surdimensionnement de tous ses éléments : châssis, suspension, GMP, freinage,… .
Voir aussi nos dossiers Existe-t-il des alternatives au pétrole ? 3me partie.
La Commission Européenne accorde à Goodyear une subvention pour un projet de Recherche & Développement
La Commission Européenne soutient Goodyear dans le développement d’un pneu à très faible résistance au roulement tout en respectant l’environnement en lui accordant une subvention d’un montant de trois millions d’euros. Cette subvention fait partie du programme environnemental européen LIFE. Le coût total du projet est de plus de 12 millions d’euros. Pour ce projet, Goodyear travaille en étroite collaboration avec deux partenaires : la société de recherche italienne Novamont et le constructeur automobile allemand BMW.
"En accordant cette subvention, la Commission Européenne reconnaît et soutient Goodyear dans sa volonté de développer des produits dont l’impact sur l’environnement est minime – tout en garantissant un niveau de sécurité maximum pour l’automobiliste,", indique Joe Zekoski, Directeur Général du Centre Technique de Goodyear au Luxembourg. "L’un des principaux axes de développement de ce projet est la mise au point d’un nouveau matériau de charge de renforcement ‘bio’, comme alternative à la charge de renforcement traditionnellement utilisés dans les pneumatiques. Cette nouvelle charge de renforcement, fabriquée à partir de ressources renouvelables comme l’amidon de maïs, peut avoir un impact positif non négligeable sur l’environnement en générant une diminution des émissions de CO2 pendant son processus de production", précise Joe Zekoski.
L’autre partie du projet consiste en une analyse approfondie de la structure du pneu, afin de diminuer la perte d’énergie d’un véhicule qui roule. "Ce projet devrait permettre de développer des pneus avec une résistance au roulement encore plus faible, une longévité plus importante et des distances de freinage plus courtes," ajoute Joe Zekoski.
Volkswagen promet une pile à combustible moins chère et plus efficace
VW Touran Pile à combustible HT
Le centre de recherche du groupe Volkswagen annonce avoir développé une pile à combustible (PAC) haute température HTFC unique au monde. Selon le constructeur, elle balayerait un grand nombre d’avantages des PAC actuellement testées par ses concurrents. Elle serait plus légère, plus compacte, plus stable et moins chère. Le professeur Jürgen Leohold, responsable du centre de recherche Volkswagen, ajoute : « Ces avantages sont des critères décisifs pour le passage envisagé à la grande production. Nous pensons que la PAC haute température fait partie de l’avenir. À contrario, il n’y a pas de chance que celles à basse température entrent en production ».
Le constructeur explique que les dispositifs concurrents fonctionnent à 80°C et sont donc très sensible à une élévation de température qui les endommageraient irrémédiablement. Ils doivent donc être accompagnés d’un système de refroidissement sophistiqué, cher et très encombrant. De plus, le système d’alimentation en air et en hydrogène doit être constamment humidifié, ce qui alourdit l’ensemble. La PAC de Volkswagen, dotée de nouvelles membranes et électrodes, supporterait des températures de 120°C, sans besoin d’humidification. Un des secrets serait l’utilisation d’un acide phosphorique présentant une bonne caractéristique électrolytique et un point d’ébullition supérieur. 30% d’encombrement serait aussi gagnés.
Volkswagen avoue un point essentiel non encore résolu : en cas d’introduction d’eau à basse température, les membranes sont lavées de l’acide et la production de courant électrique est stoppée. La solution pourrait venir d’électrodes recouvertes de plusieurs couches de fibres de carbone évitant toute introduction d’eau. Ces tests sont en cours.
Volkswagen planifie d’assembler un véhicule de recherche pour 2010 et de débuter une commercialisation en 2020 d’une voiture à prix abordable.
Les équipementiers Denso Corporation et Robert Bosch GmbH vont créer une société en Europe de l’Est dédiée à la fabrication d’un filtre à particules (FAP) particulier. Celui-ci sera fabriqué en cordiérite, un dérivé de céramique. Le nid d’abeille en cordiérite est plus léger que les structures métalliques, produit une plus faible contre pression à l’échappement et possède un faible coefficient de dilatation thermique. Par contre, il peut être sensible à des excès de chaleur (température de fusion : 1450°C). Cette technologie est utilisée par Denso depuis 2003, mais aussi par d’autres équipementiers tels que Corning, HJS ou EMINOX.
Les équipementiers prévoient un marché très porteur à partir de 2009, en raison de l’arrivée de la norme Euro 5 plus sévère en terme d’émission de particules.
Honda vient d’annoncer la mise au point d’un moteur diesel de la prochaine génération dont les émissions polluantes seront similaires à celles d’un moteur à essence. Pour cela, le prochain moteur diesel Honda fait appel à un catalyseur de NOx innovant. Ce catalyseur produit une réaction de réduction de l’ammoniac généré dans le catalyseur pour « craquer » les molécules d’oxydes d’azote (NOx) et les transformer en molécules d’azote (N2).
Ce catalyseur d’un nouveau type utilise une structure en deux couches : l’une adsorbe les NOx présents dans les gaz d’échappement et en convertit une partie en ammoniac tandis que l’autre adsorbe l’ammoniac produit et l’utilise dans une réaction qui convertit les NOx subsistant en azote (N2). L’ammoniac est un réactif efficace pour réduire les NOx en N2 dans une atmosphère en mélange pauvre. De plus, ce dispositif ne nécessite pas une élévation de la température coûteuse en carburant, sa plage de fonctionne est seulement entre 200 et 300ºC, soit des valeurs courantes dans les échappements des moteurs diesel. Sans être aussi efficace qu’un système SCR à injection d’urée, il a le mérite de réduire les émissions de NOx à moindre coût.
Honda a conçu ce catalyseur pour son moteur 2.2 i-CTDi. Le constructeur a aussi travaillé l’optimisation des chambres de combustion et l’efficacité de son système EGR. Le temps d’injection a été réduit et le système common rail est passé à une pression de 2000 bars. Aucune date de commercialisation n’a encore été annoncée.
Voir aussi notre dossier Le moteur Toyota 2.2 D-CAT.
Siemens VDO invente la roue de la voiture du futur
L’avenir de l’automobile passera par la propulsion électrique, sans que l’on sache encore exactement comment l’énergie électrique sera produite. Siemens VDO avance dans ce sens et lance le développement d’un module appelé eCorner.
L’eCorner intègre les systèmes de propulsion, de direction, d’amortissement et de freinage directement dans les roues. Le moteur électrique est donc intégré dans le moyeu de roue. La suspension sera totalement intégrée dans le module et gérera le débattement de la roue. Cette nouvelle suspension permettra également d'abandonner la direction hydraulique et ouvrira de nouvelles possibilités : chaque roue pourra tourner indépendamment des autres. Les moteurs d'entraînement électriques pourront servir de frein de secours. Enfin, le freinage sera également pris en charge par les freins électriques EWB, qui pourront réduire la vitesse de chaque pneu individuellement, en fonction de la situation de conduite. L'énergie ainsi produite servira alors à recharger la batterie du véhicule.
L’eCorner permettra la disparition de la boîte de vitesses et du moteur avec tous ses accessoires, l’architecture actuelle pourra ainsi évoluer. Les systèmes d'assistance à la conduite utilisant l'eCorner offriront également de nouvelles possibilités aux conducteurs : les roues mobiles leur permettront de se ranger presque à angle droit, et une intervention de la direction électronique permettra de mieux stabiliser la voiture en cas de danger grâce au freinage individuel des roues.
La commercialisation de l’eCorner est prévue dans une quinzaine d’années. Dans un premier temps, la production en série des freins électriques (EWB) représentera une étape importante pour Siemens VDO. Ils sont prévus vers la fin de cette décennie sur la voie publique. Ensuite, les autres éléments pourront également être intégrés petit à petit dans les roues. L'étape intermédiaire la plus importante sera l'Integrated Corner Module, qui devrait rassembler dans la décennie à venir tous les systèmes dans les roues, exception faite de la direction et des amortisseurs électroniques. Avant cela, il y a un grand nombre de développements à réaliser, tels que ceux du contrôle des températures, de la sécurité de fonctionnement ou du surpoids dans la masse non suspendue.
Concept car Citroën C-Métisse hybride, bête de salon
Alors que Peugeot préfère exposer une 207 à pile à combustible GENAPAC, Citroën présentera au prochain Mondial de Paris un concept car hybride diesel/électrique extrême. Esthétiquement, la bête affiche des proportions surprenantes : seulement 1,24 mètres pour 4,74 m de long et 2 m de large. L’éclairage à LED fait bien sûr partie de l’équipement et intègre une fonction adaptative : la rangée s’éclaire graduellement en fonction de l’angle du volant et de la vitesse du véhicule. Autre particularité de la carrosserie, les portières avant s’ouvrent en aile de mouette tandis que celles à l’arrière suivent une trajectoire hélicoïdale afin de permettre un accès aisé malgré la très faible hauteur du toit.
La Citroën C-Métisse hybride dispose du moteur diesel V6 HDi FAP de 150 kW (208 ch), couplé à une boîte de vitesses automatique à 6 rapports entraînant les roues avant. Quand à la propulsion électrique, le constructeur indique qu’elle est assurée par deux moteurs, de 15 kW (20 ch) et 400 Nm chacun, implantés dans les roues arrière. Nous ne savons pas cependant si ces moteurs ne seraient pas plutôt placés dans le châssis et reliés par un arbre de transmission ou, comme l’indique le communiqué, vraiment positionnés dans les moyeux de roues. Dans ce dernier cas, nous savons que cette solution n’est pas viable pour les véhicules atteignant des vitesses élevées, en raison du poids non suspendu trop important. Les moteurs électriques participent à l’apport de puissance et à la régénération, mais aussi à l’amélioration de la motricité lorsque les capteurs de l’ESP signalent des conditions d’adhérence précaires.
La C-Métisse pèse 1 400 kg, batteries embarquées. Le surpoids a été limité par l’adoption d’une caisse carbone et d’un treillis carbone porteur pour le groupe motopropulseur et le train avant. Il réalise une consommation tout à fait honorable, 6,5 l/100 km en cycle mixte, comparée à ses performances, 0 à 100 km/h en 6,2 secondes.
Philippe Guédon : La voiture électrique est une affaire au long cours
Extrait de l'interview de Philippe Guédon, ex-Matra (530, Bagherra, Rancho, Murena) père de l’Espace, et aujourd’hui responsable du développement de la BlueCar.
…/ >>Escomptez-vous des avancées technologiques sur les batteries ? Il existe deux technologies : l’une, dont on parle beaucoup depuis cinquante ans et qui ne débouche pas, c’est la pile à combustible. L’autre, ce sont les batteries qui font des progrès.
Comme vous le savez, la pile à combustible fait appel soit à un reformeur pour produire de l’hydrogène à bord de la voiture à partir d’un carburant, soit au contraire, à un système impliquant un réservoir d’hydrogène dans le véhicule. Apparemment, les constructeurs qui travaillent sur la pile à combustible sont tous d’accord à penser que le reformeur n’est pas une bonne solution. En outre, l’hydrogène pose d’énormes problèmes, que personne ne maîtrise aujourd’hui : le fabriquer d’abord, mais surtout, aussi, le transformer, le stocker et le distribuer. Et pourtant, on continue de parler de la pile à combustible comme d’une espèce de mirage qui avance au fur et à mesure que les années passent, surtout pour des raisons économiques.
Pendant ce temps-là, la batterie est moins brillante, avec une limite d’autonomie que n’a pas la pile à combustible. Par contre, elle progresse à grands pas.
Non, nous ne travaillons que sur la lithium polymère car Vincent Bolloré a mis beaucoup d’argent, à titre personnel d’ailleurs, dans son entreprise sur cette batterie-là. Parce que les ingénieurs de BatScap, filiale de Bolloré, estiment que l’électrolyte solide et non liquide, en cas d’accident et de choc, constitue une bien meilleure solution que la technologie lithium.
…//…
>>Où en êtes-vous avec les constructeurs automobiles ? Réussissez-vous à les convaincre ? Jusqu’à présent, Vincent Bolloré s’est refusé à montrer la « tripaille » de la batterie, considérant qu’il s’agit là à juste titre d’un actif important, quelque peu secret. Vous savez comment fonctionnent les constructeurs automobiles : vous fournissez 5 exemplaires qui disparaissent dans les labos, vous n’en entendez plus parler pendant 6 mois ou deux ans, puis, un beau jour, vous apprenez que le constructeur a entamé des discussions avec un fabricant chinois. Le constructeur revient vers vous et vous dit : « votre truc n’est pas terrible et en plus nous avons trouvé à faire fabriquer deux fois moins cher ». Vincent Bolloré ne veut pas entrer dans cette géométrie-là.
Nous avons pour l’instant des discussions entre gens de bonne compagnie, avec plusieurs constructeurs français et étrangers qui ont montré de l’intérêt pour la BlueCar et attendent qu’on leur démontre, essais à l’appui, avec l’une de 6 voitures que nous sommes en train de fabriquer, la réalité de nos affirmations. Cette phase est un préalable à des discussions d’un tout autre niveau.
/…
Retrouvez l’intégralité de cette interview dans le dernier numéro « Ingénieurs de l’Automobile ».
Propos recueillis par Didier Rose.
L'hybride la plus puissante : la Lexus LS600h de 435 ch
Lexus se prépare à lancer sur les routes européennes sa limousine LS. En parallèle à ce lancement, la filiale de Toyota a présenté la voiture hybride la plus puissante actuelle : la LS600h. Elle est munie d’un 5.0 V8 et de moteurs électriques à aimants permanents. La puissance maxi combinée de l’ensemble est de 320 kW (435 ch). La transmission est assurée par un dispositif à variation continue et une boîte à 2 rapports, comme la GS450h, mais sur les roues avant. Les roues arrière sont motorisées par un moteur électrique, comme le RX400h.
Cette artillerie permet une consommation mixte de seulement 9,5 l/100 km et un niveau d’émission de CO2 de 220 g/km. À titre de comparaison, la LS 460 présente des chiffres supérieurs, 11,0 l/100 km et 261 g/km, avec des performances moindres. La Lexus LS Hybrid sera aussi la première voiture équipée de feux de croisement à LED et la version longue (LS600hL) proposera une climatisation prenant en compte la température du corps.
La LS460 sera disponible en deux longueurs de carrosserie : 5,03 m et 5,15m. Pour en ajouter encore, une version hybride sera mise sur la route en 2007. La filiale de Toyota devient donc agressive sur le continent européen, en chassant sur un des créneaux des voitures allemandes : la technologie. C’est une question de stratégie de marché, mais aussi d’image du groupe prétendant au titre de numéro 1 mondial.