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Dans le transport, faire le plein d’économies

Dépendant à 94 % du pétrole, le secteur des transports émet à lui seul, au niveau mondial, 23 % du CO2, ce qui le classe au deuxième rang des menaces pour notre climat, juste après la production d’électricité. Les émissions de polluants (particules, suies) ont globalement été divisées par 100 depuis 30 ans. Le potentiel d’amélioration en termes de consommation et d’émissions de CO2 reste important. Focus sur les solutions déjà au point et les perspectives pour les moteurs essence, diesel et hybrides.

Dans le transport : faire le plein d’économies

Passer de 133 g de CO2 par km à 95 g/km en 2020, comme s’y est engagée l’Europe, nécessite d’agir simultanément à deux niveaux : réduire la consommation des véhicules et développer leur électrification. Enjeux sur lesquels IFPEN travaille pour mettre au point des solutions économiquement acceptables sur un marché très concurrentiel et réglementé.

Des moteurs de plus en plus propres et efficaces

Parce que les solutions alternatives ne sont pour l’instant ni prêtes ni accessibles, les moteurs traditionnels évoluent pour réduire leurs émissions. Grâce aux efforts de l’industrie automobile et des pétroliers depuis plus de 30 ans, la consommation et les émissions polluantes ont été réduites de façon drastique. Et des gains sont encore possibles !

À commencer par les moteurs diesel, moins émetteurs de CO2 car moins gourmands que les moteurs essence, mais aussi plus polluants à cause de leurs rejets d’oxydes d’azote (NOx) et de particules. Réduire ces émissions est aujourd’hui l’objectif des constructeurs automobiles. Et ce grâce à des systèmes d’injection plus précis, un post-traitement plus efficace (catalyse 4 voies) et de nouveaux procédés de combustion. Quant à leur rendement, il ne cesse de s’améliorer grâce au downsizing, qui permet de réduire les cylindrées tout en améliorant les performances.

Si les moteurs essence ont un rendement moins performant que le diesel, de nombreuses pistes sont explorées pour l’améliorer. Comme l’injection directe de carburant, de nouveaux procédés de combustion par auto-inflammation, ou encore la distribution variable couplée au downsizing ou à l’injection directe avec suralimentation.

À toutes ces innovations s’ajoutent des carburants plus propres, d’une teneur en soufre de 10 ppm au lieu de 50 en 2005. Des carburants qui améliorent à la fois la combustion des moteurs essence et diesel à injection directe et les systèmes de post-traitement.

Une électrification croissante

Si l’optimisation des moteurs classiques est la meilleure solution pour consommer moins et réduire les émissions de CO2 à court et moyen termes, c’est sur la voiture hybride qu’on mise à plus long terme. Cette technologie associant moteur thermique et électrique permet de choisir en permanence le mode le mieux adapté à chaque trajet. À la clé : jusqu’à 50 % d’émissions de CO2 en moins, à condition d’utiliser des sources d’énergie électriques peu ou pas émettrices de CO2. À noter qu’il n’existe pas un unique type de véhicule hybride ni un seul degré d’hybridation. La première étape est le stop&start, qui permet de couper le moteur thermique à l’arrêt. Vient ensuite le mild hybrid, qui récupère de l’énergie au freinage, puis les hybrides rechargeables ou plug-in, qui peuvent être rechargés sur le réseau électrique. Parmi les modèles existants sur le marché, la Toyota Prius est la plus connue, vendue à plus de 6 millions d’exemplaires depuis 1997.

Les progrès technologiques récents permettent d’envisager un moteur hybride total d’ici à 2020, avec une puissance électrique enfin égale à la puissance thermique. Reste à lever les verrous liés à la recharge, à la supervision électronique de ces ensembles complexes et aux coûts qu’ils représentent.

Des voitures intelligentes

Aussi propres et économes soient-ils, les nouveaux moteurs et carburants ne suffisent pas à eux seuls à réduire les émissions de CO2. La conduite joue aussi un rôle important. Et qui dit "conduite", dit "aide à la conduite". Régulateurs de vitesse, gestionnaires de trafic, navigateurs... de nombreux équipements aident aujourd’hui le conducteur à optimiser ses trajets et à piloter son véhicule pour consommer le moins possible. Sans oublier les calculateurs, algorithmes de contrôle, capteurs et logiciels qui optimisent en permanence le fonctionnement du moteur, de la boîte de vitesses et de toute la chaîne de transmission pour rendre le véhicule le plus sobre et le moins polluant possible.

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La récupération d'énergie à l'échappement

Récupérer la chaleur à l'échappement des moteurs thermiques ? C'est possible.
IFPEN mise pour cela sur la technologie Rankine (ORC) et développe avec la start-up Enogia une gamme innovante de mini-centrales de conversion de chaleur en électricité pour moteurs à combustion.
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De l'hybride au 100 % électrique

Convaincu que l’électrification des véhicules est la piste la plus prometteuse pour réduire les émissions de CO2 dans le transport, IFPEN cible ses recherches sur 3 domaines : les motorisations électriques, la gestion de l’énergie à bord et les batteries. Avec, pour booster l’innovation et créer de l’emploi, des start-up et PME de l’éco-mobilité comme partenaires.
-  Avec easyLi, IFPEN travaille sur des systèmes électroniques innovants qui améliorent les performances des batteries à des coûts maîtrisés
-  Avec Mavel, IFPEN propose une gamme de machines électriques compactes pour le marché de la micro-mobilité électrique urbaine (2 roues, tri et quadricycles)
-  Avec Scaleo Chip, IFPEN développe des calculateurs embarqués nouvelle génération pour optimiser la gestion de l’énergie à bord d’un véhicule hybride.

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