Energie et Transport

Automobiles & Energies
Eléments pour une stratégie de R&D
André Douaud, CCFA
À CNRS, Programme Energie
Le 6 Février 2008
Electricité ou Hydrogène
E
H
E
H
H
H
E
E
H
Les 2 stratégies de R&D à coordonner
Les constructeurs (et les ministres) aiment les véhicules
DEMONSTRATEURS
Trop souvent les démonstrateurs
cachent des verrous technologiques, voire physiques ou économiques.
Ce sont alors des CONTRE-DEMONSTRATEURS durables
qui ne préfigurent pas la production de série.
ÎLeurres
ÎSupport de Communication bas cout
Ϋ Appelant » de financement public à la R&D
Une stratégie de R&D doit d’abord identifier les RUPTURES
qui relèvent de priorité de recherche de base
RUPTURE < à coordonner > DEMONSTRATEUR
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Pollution locale règlementée
Îen voie de résolution
Euro 5 + Euro 6
+
renouvellement des parcs
Normes Euro VP 1992 – 2014
Comité des Constructeurs Français d'Automobiles
Vers une Mondialisation “Fuel Neutral”
Diesel :Technologie de dépollution
pour le marché américain
Comité des Constructeurs Français d'Automobiles
Diesel propre Î Complexité et coût de l’élimination des
particules (filtre) et du NO (SCR à l’urée, piège …)
Rupture : combustion basse température HCCI
Progrès en Qualité de l’Air*
Comité des Constructeurs Français d'Automobiles
• Priorité à l’approche FINE des particules
– Origine, taille, composition (l’automobile devient
marginale)
• Vigilance sur les espèces non règlementés mais
potentiellement néfastes
– Composés organiques volatils
– Ammoniac (systèmes déNOx)
– Combustion des alcools et autres carburants alternatifs
(de synthèse)
* Des espaces extérieurs et intérieurs
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Risque climatiqueÎ réduction
des GES (CO2) transport
Approche « INTEGREE »
Rendement des véhicules
+ Énergies “bas carbone”
Î biocarburants, gaz, électricité, H2
+ Usage
Comité des Constructeurs Français d'Automobiles
Gaz à effet de serre (GES)
Monde 2000
Les gaz à effet de serre
CO2
77%
Méthane CH4
14%
Oxyde Nitreux N2O
8%
Fluoro-carbones
1%
Transports 14%
41,8 Gt
Ref. WRI - World Resources Institute
Consommation Automobile Parcs VP
Réduction facteur 2 Î C’est possible
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Consommation des parcs automobiles VP
Litre eq. essence / 100km
USA
400 mt/an essence
260 gCO2/km
1280 Mt CO2/an
260gCO2/km
175gCO2/km
France
21 mt/an ess.+gazole
174 gCO2/km
67 MtCO2/an
GRENELLE
Objectif 2020
130 gCO2/km
Ref. AIE, strategies 2050
Comité des Constructeurs Français d'Automobiles
L’automobile et le CO2
Une question dont le traitement ne
peut être que
MASSIF
CO2 « du Puits à la Roue »
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Exemple d’approche intégrée
CO2
du Puits à la Roue
=
CO2
du Puits au Réservoir
Production
Transport
Raffinage
Distribution
+
CO2
Véhicule
Combustion
CO2 et autres gaz à effet de serre Î CH4, N20, O3, CFC
Union Européenne Marché 2005
des Voitures Particulières
Nombre
15 781 042
CO2 moyen
178
159,8 g/km
198
163
166
168
168
153
169
160
151
143
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
149
148
Efficacité CO2
Marché France 2000 – 2006 Voiture Particulière
Comité des Constructeurs Français d'Automobiles
%
50
Plus d’un million (~50%) de véhicules <= 140 gCO2/km en 2007
45
40
Inférieur à 140gCO2/km
+ 0,5 million
44% to 26%
Supérieur à 140gCO2/km
- 0,5 million
35
30
32% to 17%
15 to 26%
25
20
1% to 17%
15
8% to 6%
10
5
0
< 100
101 à 120
121 à 140
g CO2/km NEDC de 2000 à 2006
141 à 160
161 à 200
201 +
Ref. CCFA 2007
Les technologies bas CO2
Motorisations
et
Energies
Les technologies bas CO2
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Les Motorisations
• Diesel
• Essence Injection directe
•“Down sizing”
•Transmission Variable
• Hybridation Moteur
essence et diesel
• Hybridation Energie
moteur “fuel flexible”
pétrole et électricité
• Combustion “Basse
température”
• Electrique
• Pile à combustible
Moteurs et Carburants
De Court
à
Long terme
De Niche
à
Masse
Les Carburants
• Diesel
• Carburants liquides
Ethanol et Dérivé ETBE
Bio-diesel
(Bio)carburants de synthèse
•Gaz
• Electricité
• Hydrogène
Moindre Emissions CO2 = Moindre consommation = Economie d’usage
Diesel Propre 2006
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Injection Directe Essence
Le Renouveau
Bosch Gasoline Piezo-Injector HDEV4
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Injection Directe Essence
potentiel à concrétiser
• Malgré une production de plusieurs millions de
moteurs à injection directe d’essence, cette
technologie n’a pas encore atteint son potentiel de
performance (= diesel)
• Les recherches sont de type « systèmes »
– Couplage aérodynamique moteur suralimentation
– Downsizing
• La combustion « basse Température » pourrait
aussi impacter cette technologie
• Injection directe ETHANOL
Combustion Basse Température
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
2 Révolutions MOTEUR et CARBURANT
Essence
Injection
Directe
Diesel
Injection
Directe
Combustion
Basse
CCS
Température
Hybridation
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Les grandes familles
CCFA d’après FEV Avril 2006
9
Production automobile mondiale
Efficacité Î marché massif
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
La production automobile pourrait atteindre 71 millions de véhicules en 2007
75
71e
69
70
66
64
65
61
60
59
58
56
56
54
55
53
52
50
50
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Le problème de l’émergence des nouvelles technologies
De 1966 à 2006 le monde a produit 600 millions de véhicules
dont 1 million de véhicules hybrides et 10 millions de véhicules Flex fuel
OICA, September 2007
Hybride et/ou Electrique
Couts
Capacité -Sécurité des batteries
Industrialisation des supercapacités
Masse
Véhicule généraliste
Ou
Véhicule dédié urbain ?
Architecture véhicule
ÎClé de l’innovation automobile
Innovation majeure dans l’architecture véhicule
« La Roue Active »
Roue + Moteur + Suspension pilotés
CO2 du puits à la roue
du meilleur au pire
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Electricité et
Hydrogène ne sont
“BAS CO2” que
s’ils sont produits
sans énergies
fossiles
H2 et électricité ex
fossile impliquent
Capture et
Séquestration du
CO2 (CCS)
• Le stockage (capacité-kWh, puissance-kW) est
l’enjeu majeur des filières alternatives des énergies
non liquides POUR LES TRANSPORTS.
Axe majeur de R&D
• Si 2 ruptures: technologie + cout de production
–
–
–
–
Hybride bi-energie « plug in »
Grande autonomie en mode électrique
Range extender à repenser
Bloque la filière hydrogène transport
Les énergies sous forme
LIQUIDE
sont et resteront idéalement adaptées
aux transports routiers
1 litre de (bio)gazole, c’est une énergie de 10 kWh
À la pompe 10 millions de Watts passe dans la main
La Combustion des biocarburants n’émet pas de CO2
d’origine fossile
Malgré leurs défauts, les biocarburants actuels constituent le
point de départ des grandes filières
des carburants liquides de synthèse
Comité des Constructeurs Français d'Automobile
Biocarburants: Vision Europe 2030
Comment surmonter les difficultés actuelles
Comité des Constructeurs Français d'Automobiles
Potentiel biomasse / carburants route
CO2 évité et Coût des biocarburants
Mtep
400
Diesel
Essence
Forêt
Cultures
Déchets
350
300
66%
250
57%
2ème génération
61%
200
150
100
50
0
1ère génération
Priorités durables de R&D Automobile*
Comité des Constructeurs Français d'Automobiles
• Energies Alternatives bas CO2
– Ex biomasse 2ème génération
– Synthèses ex gaz, charbon, avec CCS
• Motorisations
– Combustion basse température, impact carburant
– Moteurs optimisés énergies alternatives (éthanol, gaz…)
• Véhicules
– Architectures innovantes, Contrôle actif comportement,
sécurité, Contrôle trafic, TIC
– Electriques: production, stockage, utilisation, récupération
* Il faut savoir « déprioriser » d’autres sujets
Véhicule de synthèse bas CO2
Comité des Constructeurs Français d'Automobiles
Renault Logan ECO2
Approche SYSTEME
Moteur Diesel B30
Aérodynamique
Train roulant
Pneumatiques bas
frottement
Gestion de l’Energie
Résultat Challenge
Bibendum 2007
2,7 l gazole/100 km
71gCO2/km TtW
59g CO2 /km WtW
Avec B30