Les biocarburants et les moteurs. H. Jeanmart Université catholique de Louvain Unité de Thermodynamique

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1 Les biocarburants et les moteurs H. Jeanmart Université catholique de Louvain Unité de Thermodynamique QUEL AENIR ET QUELLE PLACE POUR LES BIOCARBURANTS EN BELGIQUE? ULB, 1 Faites votre choix Quels carburants ont déjà été essayés? Ammoniac Charbon Hydrogène Acétylène Méthane Eau Bois Benzène Nitroglycérine Huile de palme Ethanol (après gazéification) (mais ça ne fonctionne pas!) (après gazéification également) (comme additif seulement) 2 1

2 Les moteurs ont évolués. Et les carburants? Moteur à allumage commandé Lenoir 1860 (gaz de coke) BMW 2005, (Essence, EN228) 3 Les moteurs ont évolués. Et les carburants? Moteur à allumage spontané Diesel 1897 (huile d arachide) Mercedes 2007 (Diesel, EN590) 4 2

3 Quelques propriétés principales des carburants olatilité Pourcentage en volume du carburant qui est vaporisé à une température donnée -> courbe de distillation pour les carburants complexes Diesel Jusque 250 C -> max 65% (/) Jusque 350 C -> min 85% (/) 95% distillé -> max 360 C Essence Jusque 70 C -> été : % (/) hiver : % (/) Jusque 100 C -> % (/) Jusque 150 C > min 75 % (/) Temp. Finale d ébullition -> max 210 C 5 Quelques propriétés principales des carburants Auto-inflammabilité température critique Carburant Température d ébullition (si > 0 C) C Température Critique C PCI kj/m 3 N ou kj/kg a1 m 3 N /m 3 N ou m 3 N /kg PCI/ a1 ou PCI/(1+ a1 ) kj/m 3 N L E G E R S Gaz naturel L P G Biogaz Gazogène Essences Méthanol Ethanol Gaz Gaz Gaz Gaz 50 à à L O U R D S Gazole Ester végétal Fuel moyen Fuel lourd 250 à à 400 (craquage) 350 à

4 Quel moteur pour quel carburant Résumé des propriétés p bar % vap p bar % vap L L C C t C t C Carburants légers Moteur allumage commandé Carburants lourds Moteur allumage spontané 7 Quelques additifs usuels pour carburant Les additifs dans le diesel ont pour objectifs - réduction du délai - effet détergent - écoulement à basse température - anti-agglomérant - lubrifiant - anti-moussant - anti-oxydant Les additifs pour l essence ont pour objectifs - anti-oxydant - inhibiteur de craquage catalytique - inhibiteur de corrosion - effet détergent - lubrifiant - anti-usure 8 4

5 Exemple d application : moteur à essence -T ébullition : 77 C -T auto-inflammation : 460 C Fraction brûlée Diagramme indicateur Acétate d éthyle 9 Exemple d application : moteur Diesel Carburant GO HC100 HP100 Hcop100 Formule chimique CH 1,73 CH 1,81 O 0,10 CH 1,84 O 0,11 CH 1,95 O 0,15 Masse volumique à 20 C (kg/m 3 ) iscosité à 40 C (mm 2 /s) 4 a 38 a PCI (kj/kg) Indice de cétane Point de trouble ( C) < Point d écoulement ( C) /40 23/26 Point éclair ( C) 93 > GO Gasoil Cxx Huile de Coton (ou son mélange avec le gasoil) Pxx Huile de Palme (idem) Copxx Huile Coprah (idem)

6 Exemple d application : moteur Diesel Consommation spécifique sur un moteur à injection indirecte (Mercedes 190D) 11 Exemple d application : moteur Diesel Emission de polluants : NOx

7 Exemple d application : moteur Diesel Emission de polluants : CO 13 Quelles sont les contraintes Ethanol, Méthanol Corrosion (métaux, caoutchoucs, etc.) Démarrage à froid (chaleur d évaporation) Température du bloc moteur (chaleur d évaporation) Pollution (formaldéhyde) Présence d eau (problème pour les mélanges EXX) Combustion (réglage de la richesse)

8 Quelles sont les contraintes Huiles végétales pures Corrosion Stabilité du carburant (oxydation) iscosité (écoulement et injection, démarrage à froid) Indice de cétane (bruit, vibrations) Gommage moteur (encrassement) Présence de particules/d eau Esther d huiles végétales (Biodiesel) Corrosion Stabilité du carburant (oxydation) Démarrage à froid (gélification) Présence d eau Gommage moteur 15 En conclusion Produire les biocarburants est bien plus complexe et problématique que de les exploiter!

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