Données politico-économiques
Gaz naturel – Carburant pour véhicule

BM2592 v2 Article de référence

Données politico-économiques
Gaz naturel – Carburant pour véhicule

Auteur(s) : Richard TILAGONE, Bertrand LECOINTE

Relu et validé le 01 oct. 2020 | Read in English

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Présentation

1 - Panorama du marché des véhicules au gaz naturel

2 - Données politico-économiques

2.1 - Ressource énergétique
2.2 - Le gaz naturel en France
2.3 - Incitations en faveur des véhicules au gaz
- Quiz d'entraînement
Tableau 1

3 - Le gaz naturel dans le[nbsp ]contexte de la pollution atmosphérique

3.1 - Réduction des émissions de polluants

Tableau 2
3.2 - Bilan des filières « carburants » sur les émissions de CO2

Tableau 3
3.3 - Émissions du « puits à la roue »
- Quiz d'entraînement
Tableau 4

4 - Contexte normatif et réglementaire en Europe

5 - Contraintes propres du moteur à gaz naturel

5.1 - Variations des caractéristiques : PCI, RAFST, indice de méthane

Tableau 10
5.2 - Post-traitement
5.3 - Problématique du stockage

Tableau 11 Tableau 12

6 - Différentes approches technologiques

6.1 - Mode de combustion
6.2 - Véhicules dédiés. Véhicules à bicarburation
6.3 - Technologie des moteurs
6.4 - Approche concernant le type de combustion
6.5 - Moteur atmosphérique. Moteur suralimenté
6.6 - Combustion Dual Fuel
- Quiz d'entraînement

7 - Conclusion

8 - Glossaire – Définitions

Bibliographie & annexes

Présentation

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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Auteur(s)

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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MOTS-CLÉS

mélange pauvre combustion stoechiométrique énergie transport

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

Version archivée 1 de juil. 2004 par Richard TILAGONE

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-bm2592

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2. Données politico-économiques

2.1 Ressource énergétique

Les réserves prouvées de gaz naturel dans le monde ont augmenté considérablement durant ces quarante dernières années. Elles représentaient en 1970 une quantité d'énergie exploitable équivalente à la moitié des réserves de pétrole ; dans les années 1980 elles représentaient déjà les trois quarts (figure 1), aujourd'hui elles se maintiennent autour de 80 %, avec une progression bien plus importante pour le gaz naturel, conduisant ainsi en 2008 à une réserve prouvée totale de l'ordre de 180 Gtep (figure 2).

Nota

selon les équivalences couramment utilisées, la conversion tep (tonne équivalent pétrole – toe tonne oil equivalent ) d'un combustible se fait sur la base du rapport de son pouvoir calorifique inférieur à la valeur conventionnelle retenue pour le pétrole de référence. Malgré son caractère variable selon les sources, l'énergie contenue dans 1 tep s'établit le plus souvent à 42 GJ.

Cette quantité considérable d'énergie positionne le gaz naturel comme une source énergétique incontournable sur l'échiquier mondial, d'autant plus que, au rythme des consommations actuelles, le ratio entre les réserves prouvées et la production d'énergie est au léger avantage du gaz naturel (figure 3). En effet, pour une consommation mondiale qui se stabiliserait au niveau de celle de l'année 2010, soixante années de production de gaz naturel seraient assurées, pour environ cinquante-quatre années de production de pétrole. On remarque cependant que les investissements consentis pour ces deux ressources au cours des décennies 1980 et 1990 ont permis de stabiliser ces ratios (les réserves prouvées augmentent avec les consommations), éloignant a priori le spectre de pénurie d'énergie (sous forme de gaz naturel et de pétrole) pour la deuxième moitié du XXI ^e siècle.

De plus, les réserves de gaz naturel sont géographiquement mieux réparties (figure 2), ce qui lui confère une relative stabilité économique, nombreux étant en effet les pays pouvant assurer une production significative pour les différents marchés mondiaux. L'avènement des ressources non...

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