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RÉSUMÉ
Le gaz naturel est une énergie fossile dont les ressources sont importantes et les réserves prouvées augmentent régulièrement. Cette énergie est utilisée comme carburant pour les applications industrielles et le transport. En prenant en compte les contraintes liées à l'utilisation d'un carburant gazeux, cet article présente les différentes approches technologiques aujourd'hui mises en oeuvre et des pistes d'évolution. La position du gaz naturel vis-à-vis de la pollution atmosphérique et les contraintes propres du moteur fonctionnant au gaz naturel sont abordées, ainsi que l'impact des variations de caractéristiques de ce carburant sur le contrôle de la combustion et le post-traitement des émissions polluantes. La problématique du stockage est également évoquée. Les contextes normatifs et fiscaux sont abordés en documentation.
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Natural gas is a fossil fuel occurring worldwide in large volumes and of which the proven resources are ever increasing. This energy source is used to fuel industrial applications, and also transportation. This article presents the technologies implemented today and their evolution in the near future, taking into account the constraints of using a gaseous fuel. The strengths and weaknesses of using natural gas in engines are presented as regards engine behavior. The effect of variations in gas properties on the post-treatment of pollutant emissions and engine control is addressed. Some aspects of gas storage are discussed, and information on regulations and tax issues is appended.
Auteur(s)
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Richard TILAGONE : Chef du département synthèse technologies moteurs IFPEN-Lyon – IFPEN (IFP Énergies Nouvelles) - Ingénieur IFP School – ENSPM, option Moteur et Institut national des sciences appliquées (INSA-Lyon), département Génie mécanique Construction, France
-
Bertrand LECOINTE : Chef de projet « Moteurs à gaz » – IFPEN - Ingénieur IFP School – ENSPM, option Moteur et Institut national des sciences appliquées (INSA-Rouen), département Énergétique et propulsion, France
INTRODUCTION
Le gaz naturel est une énergie fossile dont les ressources sont importantes et dont les réserves prouvées augmentent régulièrement. Cette énergie trouve naturellement sa place comme carburant pour les applications industrielles et le transport. Quel que soit son champ d'application, cet hydrocarbure présente des avantages spécifiques qui en font une alternative stratégique tant pour une recherche de diversification énergétique viable, que pour élargir l'offre que constituent les carburants liquides conventionnels.
Cet article étudie ici le gaz naturel en tant que carburant pour moteur à combustion interne pour les véhicules de transport terrestres. Bien que représentant des marchés très importants, les applications marines, stationnaires et cogénération ainsi que le ferroviaire ne sont pas ou peu abordées, sachant que les technologies évoquées dans cet article sont, pour une part importante, similaires à celles utilisées pour ces applications. L'objectif est donc de donner un éclairage suffisamment large pour aborder les principaux éléments nécessaires à estimer le potentiel de ce carburant gazeux. Par souci d'honnêteté, les avantages et les inconvénients ont été systématiquement présentés, cet article n'ayant pas pour vocation la promotion de la filière du gaz naturel véhicule, même s'il y contribue, mais, encore une fois, celle d'en donner les éléments d'appréciation les plus pertinents.
En prenant en compte les contraintes propres à l'utilisation d'un carburant gazeux, cet article, qui présente l'analyse des différentes approches technologiques aujourd'hui mises en œuvre et des pistes d'évolution, constitue une suite logique à l'article des mêmes auteurs abordant le gaz naturel sous son aspect énergie fossile [BM 2 591]. La position du gaz naturel vis-à-vis de la pollution atmosphérique et les contraintes propres du moteur fonctionnant au gaz naturel sont abordées ici, ainsi que l'impact des variations de caractéristiques de ce carburant sur le contrôle de la combustion et le post-traitement des émissions polluantes. La problématique du stockage est également rapidement évoquée. Les contextes normatifs et fiscaux seront partiellement abordés en documentation.
Cet article propose aussi un panorama actuel sur les différentes approches et technologies commercialisées.
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KEYWORDS
lean burn | stoichiometric combustion | energy | transportation
VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2004 par Richard TILAGONE
DOI (Digital Object Identifier)
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Contraintes propres du moteur à gaz naturel4. Contexte normatif et réglementaire en Europe
L'émergence des filières de carburant alternatives et/ou de substitution repose sur l'existence de contextes normatifs et fiscaux favorables. Le lecteur trouvera donc dans ce paragraphe des informations dont la validité n'est pas en cause au moment de l'écriture de ce document, mais qui pourraient être, à terme, en décalage avec d'éventuelles évolutions.
Pour plus de détails, le lecteur est invité à consulter la directive 2007/46/CE du Parlement européen ainsi que les règlements de la Commission européenne cités au paragraphe 2.3 notamment le règlement 692/2008 pour les véhicules légers et 582/2011 concernant les véhicules lourds et les règlements ultérieurs qui s'y rapportent. Ces documents sont accessibles en ligne sur le site de la Commission européenne ( http://eur-lex.europa.eu/). L'attention du lecteur est portée sur le besoin de vérifier que ces règlements sont les derniers en vigueur.
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Spécification des gaz de référence
Les gaz de référence à utiliser en Europe pour l'homologation des véhicules sont définis ci-après (tableau 5 et tableau 6).
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Réglementation sur les émissions de polluants et exigences EOBD
Les véhicules alimentés au gaz naturel doivent bien évidemment satisfaire les réglementations limitant les émissions de polluants normalisés, avec plus ou moins d'adaptations prenant en compte des spécificités du carburant gazeux. Au fil du temps, les essais et contrôle se sont renforcés pour prendre en compte les différents modes de fonctionnement. La multitude de règlements européens apportant des modifications aux règlements de référence cités en introduction est là pour tracer ces évolutions.
La complexité de mise en œuvre et la complexité des cas requièrent une étude approfondie des documents, seuls...
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Contexte normatif et réglementaire en Europe
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - UNION EUROPÉENNE - Bilan Auto-Oil. - (2000).
-
(2) - COMMISSION EUROPÉENNE - * - Communiqué de presse. IP-14-440_EN.pdf, 15 avr. 2014.
-
(3) - NGVA Europe - Marché des véhicules au gaz naturel. - Source NGVA, juin 2012 http://www.ngvaeurope.eu
-
(4) - CORNETTI (G.) - Alternative fuels : the natural gas. - ATA, vol. 52, nov.-déc. 1999.
-
(5) - CEDIGAZ - Natural gas in the world. - (2013).
-
(6) - GUIBET (J.-C.) - Carburants et moteurs. - Vol. 1 et 2 (1997).
-
(7) - AFGNV...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/
http://www.worldenergyoutlook.org/
http://www.developpement-durable.gouv.fr/
HAUT DE PAGE
NF EN ISO 15403-1 - 03-08 - Gaz naturel – Gaz naturel pour usage comme carburant comprimé pour véhicules – Partie 1 : Désignation de la qualité - -
NF EN ISO 12213-1 -...
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