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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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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
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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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- Version archivée 1 de juil. 2004 par Richard TILAGONE
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6. Différentes approches technologiques
Le gaz naturel en tant que carburant a connu un essor important au milieu du XX e siècle, avec la première station-service en France en 1941. La pénurie de carburant issu du pétrole s'est révélée être un vecteur efficace, notamment dans les régions dotées de gaz naturel telle que la région Sud-Ouest (gisement de Lacq). Il est probable que l'utilisation du gaz en tant que carburant ne résultait pas, dans ce cas, d'un choix délibéré compte tenu de ses avantages, mais devait être objectivement dictée par la situation économique.
Cette première phase s'est prolongée sans optimisation importante. Les crises pétrolières des années 1970 ont sensiblement relancé la course à la réduction de la consommation dans tous les secteurs, y compris l'automobile. Le spectre de la raréfaction des sources de pétrole a probablement préparé le terrain en poussant la recherche sur les énergies de substitution. Une nouvelle phase s'est alors caractérisée par l'adaptation de technologies et d'un savoir-faire existants avec les moteurs à allumage commandé. Le nombre d'applications proposées, notamment dans le domaine du transport en commun, a souvent été lié à la situation politico-économique des pays concernés. Ceux pour lesquels l'utilisation du gaz naturel présentait un atout économique ont soutenu la conception de véhicules spécifiques (cas de l'Italie). Les atouts du gaz sur le plan du respect de l'environnement sont déjà mis en avant mais les solutions proposées restent partiellement optimisées, souvent pour des raisons économiques (les gains intrinsèques étant déjà probants au regard des autres motorisations de l'époque), mais elles ne permettent pas de mettre en valeur toute la potentialité de ce carburant.
La situation de ces dernières années pour le gaz naturel véhicule n'a finalement été qu'une continuité des périodes précédentes, les marchés ayant évolué de façon très hétérogène.
L'objectif de ce paragraphe est de présenter les principales approches technologiques retenues par les constructeurs, en essayant de mettre en avant les intérêts et les inconvénients de chacune d'entre elles. Cependant, il semble évident que le choix d'un constructeur répond avant tout à sa stratégie par rapport au potentiel identifié d'un marché, mais...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - UNION EUROPÉENNE - Bilan Auto-Oil. - (2000).
-
(2) - COMMISSION EUROPÉENNE - * - Communiqué de presse. IP-14-440_EN.pdf, 15 avr. 2014.
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(3) - NGVA Europe - Marché des véhicules au gaz naturel. - Source NGVA, juin 2012 http://www.ngvaeurope.eu
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(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 (Association...
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
...
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