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Diversifier les énergies dans les transports

Comment gérer la transition énergétique ?

Comment répondre à la croissance de la demande de mobilité dans un contexte de plafonnement progressif de la production pétrolière et de changement climatique ? Biocarburants, véhicules hybrides, carburants synthétiques, gaz naturel, hydrogène : la palette des carburants et des technologies moteur s'élargit même s'il n'y a pas de solution "miracle" pouvant remplacer dans l'immédiat le pétrole. Il convient de mettre en oeuvre cet ensemble de solutions dans une logique de complémentarité. La voiture de demain sera plus propre et multi-énergies : à côté des moteurs à essence et diesel classiques vont se développer d'autres formes d'énergie, différents carburants et modes de propulsion, qui prendront progressivement le relais.

Cadres Bleus

+ Un problème commun à l'ensemble des transports
+ Diversifier les énergies pour le transport
+ Développer des carburants alternatifs pour l'aviation
+ Développer les technologies moteurs alternatives
+ Optimiser les motorisations actuelles
+ Mesurer l'impact environnemental global
+ Repenser la mobilité

 
 
 

Un problème commun à l'ensemble des transports
Transport de marchandises

Par transport, il faut entendre transport routier, aérien, ferroviaire et maritime. Tous sont largement dépendants du pétrole. Et dans le transport routier on inclue à la fois le transport de marchandises et le transport de personnes. Le transport routier de marchandises n'a eu de cesse d'augmenter au détriment du rail. En France, 79 % des transports intérieurs de marchandises sont effectués par la route.

 Diversifier les énergies pour le transport

Les carburants dits alternatifs sont nombreux en lice, aucun pour le moment ne peut assurer seul la succession du pétrole.

Biocarburants

- Issus de matières végétales, les biocarburants sont d'ores et déjà mélangés à l'essence et au diesel distribués à la pompe, mais à des taux encore faibles en Europe. Ils permettent de réduire notablement les émissions de gaz à effet de serre même si le bilan peut varier fortement en fonction des espèces végétales utilisées et des modes de production. S'ils ne vont pas remplacer entièrement le pétrole - ne serait-ce que parce qu'il n'y a pas suffisamment de surfaces agricoles disponibles - les biocarburants vont largement contribuer à diversifier les sources d'énergie dans les transports. D'autant que de nouvelles filières de production à partir de résidus de bois ou de pailles de céréales, permettant d'augmenter de façon conséquente la production sans concurrencer la filière alimentaire, sont à l'étude.

GPL

- Différents carburants gazeux peuvent aussi être utilisés dans les transports : le GPL (gaz de pétrole liquéfié), le GNV (gaz naturel pour véhicules) et l'hydrogène. Si le gaz naturel est surtout utilisé dans la production d'électricité et le chauffage des bâtiments, il peut aussi être utilisé comme carburant. Les véhicules au gaz naturel sont très performants sur le plan des émissions de CO2, particulièrement quand ils sont hybrides. Mais le gaz naturel, comme le pétrole, est une énergie fossile (épuisable). Il présente aussi des inconvénients pour son stockage - il faut le comprimer à haute pression - et sa distribution - peu de stations de distribution. Les véhicules au gaz naturel sont surtout appelés à se développer pour les flottes de véhicules publics (bus, camions-bennes, etc.). Annoncée comme la solution pour les transports il y a quelques années, l’hydrogène reste aujourd’hui une vision à long terme tant les obstacles à surmonter sont nombreux. Très propre au stade de sa combustion (il ne rejette que de la vapeur d’eau), il demande beaucoup d’énergie pour être produit et peut augmenter à ce stade de son cycle les émissions de CO 2 s’il est produit à partir d’énergie fossile. De plus, son transport et son stockage à bord nécessitent des développements technologiques lourds et coûteux. Pour être utilisé à plus grande échelle, l’hydrogène nécessite donc des innovations de rupture.

Carburants synthétiques

- Enfin, dans le panel des carburants alternatifs figurent les carburants synthétiques, des carburants liquides produits à partir de gaz ou de charbon par la voie d'un procédé chimique *. Ils peuvent être utilisés purs ou en mélange dans les moteurs actuels. Ce procédé permet aussi de fabriquer du kérosène/jet synthétique. Mais la production entraîne des émissions importantes de CO 2 et doit être assortie de technologies de réduction de ces émissions. Ces carburants ne sont encore utilisés qu'à titre expérimental. La production de carburants de synthèse à partir de biomasse (ressources végétales comme le bois ou la paille) est aussi à l'étude. Cette dernière voie est intéressante d'un point de vue environnemental. IFPEN est partenaire du projet BioTfueL qui vise à développer d'ici 2017 un procédé de conversion de la biomasse en carburants de synthèse.

* production d'un gaz de synthèse suivie d'une synthèse chimique en vue d'obtenir des carburants liquides.

 Développer des carburants alternatifs pour l'aviation
carburants alternatifs aviation (© Mercedes-Daimler)

Le trafic aérien représente 2 milliards de passagers par an soit 2 à 3 % des émissions de CO2 et 8 % de la consommation de pétrole. L'accroissement prévisible du trafic pourrait conduire à un doublement de cet impact car le pétrole est quasiment la seule énergie utilisée dans les avions. Le secteur aéronautique cherche donc à réduire la consommation des appareils et étudient des carburants alternatifs au pétrole.
Parmi les solutions envisagées figurent les biocarburants de 2e génération obtenus à partir de bois ou de déchets végétaux ou issus d'un hydrotraitement poussé des huiles végétales. A plus long terme, de nouvelles molécules sont à l'étude (alcools lourds, dérivés furaniques, etc.). Des premières démonstrations de vols ont donné des résultats satisfaisants. Mais il reste beaucoup à faire en R&D avant une application industrielle compte tenu des contraintes très fortes notamment en termes de sécurité.

IFPEN engagé dans la recherche sur les carburants alternatifs pour le transport aérien
- Collaborations avec les acteurs du domaine (ONERA, Airbus, Dassault, EADS et SNECMA, etc.)
- Participation à des projets nationaux et européens : Calin, programme français mené par Airbus, projets européens Alfa-Bird et Swafea

 Développer les technologies moteurs alternatives
Véhicule SMART fonctionnant au GNV

Les moteurs dédiés à d’autres carburants que le pétrole vont se développer dans les prochaines années : les moteurs au gaz naturel (GNV) ou les moteurs flex/fuel fonctionnant avec 85 % d’éthanol et 15 % d’essence. L'hybridation, qui associe motorisation électrique et motorisation classique devrait connaître un essor très important dans les prochaines décennies. Elle permet d'optimiser l'utilisation de l'énergie à bord du véhicule, particulièrement en ville. On peut marier l’électricité tant avec le diesel qu'avec l'essence, les biocarburants, le gaz naturel ou le GPL. Mais les solutions actuelles sont encore chères. Les véhicules à pile à combustible alimentée à l'hydrogène sont aussi à l'étude. Mais ils ne devraient pas voir le jour avant longtemps compte tenu des défis technologiques qui restent à relever.

 Optimiser les motorisations actuelles
Optimiser les motorisations

Les moteurs à essence et les moteurs diesel présentent chacun des avantages : faibles émissions de polluants et coût modéré pour les premiers, faibles émissions de CO 2 et rendements élevés pour les seconds. Ils peuvent donc encore être optimisés pour être moins gourmands en énergie et moins polluants via notamment :

- l'amélioration des procédés de combustion,

- la technique du downsizing - réduire la cylindrée des moteurs traditionnels, donc les rejets de CO 2, tout en conservant les performances des véhicules - pour les moteurs à essence,

- les dispositifs de post-traitement des gaz d’échappement (filtres à particules ou réduction catalytique sélective) pour les moteurs diesel .

Mesurer l’impact environnemental global
Mesurer l'impact environnemental global

Les possibilités sont nombreuses, que ce soit en termes de sources primaire d'énergie (fossile, renouvelable, nucléaire), de vecteur énergétique (essence, biocarburants, carburants gazeux, électricité, etc.) ou de motorisation (à combustion interne, hybride ou électrique). Chacune a des avantages et des inconvénients en termes de disponibilité de la ressource, de coût, de propreté, mais aussi en termes de qualité du carburant, de praticité d’utilisation (transport, distribution, stockage à bord du véhicule) et de performance du véhicule. Il convient donc d’analyser l’intérêt de chacune d’elles à court et long terme, en tenant compte de tous les critères, et en particulier de leur impact environnemental global du "puits à la roue" (de la production à l'utilisation). Il faut vérifier que les émissions de polluants ou de gaz à effet de serre qui sont évitées au niveau du véhicule lors de son utilisation ne se traduisent pas par des émissions plus importantes, en amont dans la filière, lors de la production du nouveau carburant par exemple.

 Repenser la mobilité
Repenser la mobilité

L'innovation technologique ne résoudra pas tout. La rationalisation de l'utilisation de l'énergie dans les transports amène à repenser, plus globalement, la mobilité. Cela passe par la recherche de nouvelles formes d'urbanisme, le développement et le recours accru aux systèmes de transport en commun, l'utilisation de régulateurs de vitesse et du covoiturage. Ces transformations qui remettent en cause nos modes de vie seront longues à mettre en place.

+ Les clés pour comprendre > Automobile et carburants
+ Les grands débats > Quels défis pour l’automobile ?
+ Axes de recherche > Energies renouvelables
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