Le carburant gaz naturel, un carburant d avenir

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1 Panorama IFP Le carburant gaz naturel, un carburant d avenir Thierry RENAUDIE

2 Sommaire Contexte du GNV : une filière mature Développement et marchés en France Une technologie en évolution : l implication de Gaz de France Le GNV, un carburant d avenir

3 Sommaire Contexte du GNV : une filière mature Développement et marchés en France Une technologie en évolution : l implication de Gaz de France Le GNV, un carburant d avenir

4 Diversification énergétique La CE en faveur des carburants alternatifs En 2001, l Europe propose une augmentation de la part des carburants alternatifs (dont le GNV pour moitié en 2020) 10 Poursuite de la réduction des émissions polluantes (EuroV) et des GES A la suite de cette communication Mise en place d un groupe de contact sur les carburants alternatifs (Alternative Fuels Contact Group) Le rapport du groupe de contact (paru en 2003) souligne l avantage du GN sur l essence et le Diesel, en termes d émissions de GES, à l horizon 2010

5 Les atouts du carburant gaz naturel Atouts performances Bonne Atouts résistance sécurité au cliquetis par rapport aux carburants liquides Préparation Inflammabilité Atouts environnement du mélange difficile plus et facile santé Combustion Non toxique lente : moins de bruit, de vibrations Une composition simple : des émissions Plus réduites,moins léger que l air toxiques, moins nocives Risque Un rapport d explosivité C/H intéressant quasi nul: réduction des Dilution émissions rapide CO2 de 25 % à rendement équivalent (par rapport aux filières classiques) Une filière amont plus propre

6 Le GNV séduit dans le monde entier Le Top 20 - France : 23ème TOTAL Vehicles* Refuelling Stations 4,8 millions * Includes both OEM and converted NGVs MAJ

7 Sommaire Contexte du GNV : une filière mature Développement et marchés en France Une technologie en évolution : l implication de Gaz de France Le GNV, un carburant d avenir

8 En France : les marchés visés par le carburant gaz naturel Transports publics 1990 Les bus années Le GNV dans la ville 2002/2004 Les véhicules de propreté, Le transport de marchandises Le GNV domestique 2004/2006 Le GNV demain 2008/

9 Les chiffres du marché français en 2005 GNV dans la ville BUS : 1560 = 1/3 du renouvellement Bennes à Ordures Ménagères : 345 Véhicules de propreté: 365 Véhicules de société : 5500 Stations de remplissage privées : une centaine

10 Perspectives 2010 du marché français du GNV En juillet 2005 sous l égide de l AFGNV signature du 3ème Protocole «pour assurer le succès du GNV en 2010» Pérennisation de la filière véhicules lourds Développement de la filière véhicules légers

11 Les objectifs d ici Protocole AFGNV - GNV dans la ville en 2010 : Doublement du parc de bus (objectif 3 000) Triplement du parc de véhicules de propreté (objectif 900) Elargissement de l utilisation du GNV aux transport de marchandises en milieu urbain GNV pour les particuliers en 2010 : Véhicules légers : (5500 aujourd hui) Stations de remplissage publiques : 300 (100 aujourd hui)

12 Sommaire Contexte du GNV : une filière compétitive Développement et marchés en France Une technologie en évolution : l implication de Gaz de France Le GNV, un carburant d avenir

13 L implication de Gaz de France Depuis la station de remplissage En partenariat -ADEME, PREDIT, Ministères - Constructeurs automobiles - Laboratoires (IFP, etc.) - Communautés urbaines - GNVert : filiale dédiée jusqu à l impact environnemental

14 es valeurs du GNV : 4 axes stratégiques de développement Compétitivité Sécurité Produits Santé & environnement Co nfort

15 Ressources et partenaires de Gaz de France Ressources internes Budget de 3 M (Direction de la Recherche) Partenaires privilégiés Constructeurs : PSA Peugeot Citroën, Volvo Trucks, Irisbus, Renault, Renault Trucks Grands laboratoires : Institut Français du Pétrole, TUV Communautés d agglomérations :Nancy, Nantes, Dunkerque, Toulouse.. Universitaires : Paris, Coria, IMFT Institutionnels: ADEME, GART, UTP.

16 Sommaire Développement, Marchés et Contexte du GNV : une filière compétitive Un carburant à part entière : caractéristiques Une technologie en évolution : l implication de Gaz de France Le GNV, un carburant d avenir

17 Réseau de remplissage plus étendu Stations publiques De grandes ou de petites tailles Stations privés Compresseurs Cirrus adaptés aux petites flottes d entreprise ou de collectivité Compresseur à usage domestique pour les particuliers (pavillon raccordé au gaz naturel)

18 es véhicules GNV plus nombreux (+ 14 modèles, 8 onstructeurs français et étrangers) Pour les professionnels. Berlingo C3 Doblo Combo Partner Ducato Boxer Daily Jumper Pour les particuliers. C3 Multipla Punto Zafira Classe E S60 V70 S80 Kangoo Partner

19 en évolution technologique 3 Démonstrateurs en collaboration avec l IFP Smart Mono-carburation GNV 85 g eq. CO2 au 100 km Respect de la norme EURO IV Intégration des réservoirs sous châssis 180 km d autonomie Smart hybride au GNV (en cours) Objectif CO2 à 75 g/km Hybride Gaz Naturel (en cours) Objectif CO2 à 85 g/km + Optimisation des réservoirs (polymorphes)

20 en évolution technologique Motorisation GNV tirée par l essence Camless Taux de compression variable Réduction de consommation comprise entre 10 et 30 %

21 De carburant fossile à carburant renouvelable Biogaz En mélange avec du gaz naturel Expérience lilloise d alimentation d une flotte de bus en biogaz Pur (à partir de déchets verts) Participation de Gaz de France au projet européen BioGasMax Hydrogène En mélange avec du gaz naturel (Hythane ) Pur (à partir d énergies renouvelables)

22 MERCI de votre ATTENTION & Thierry RENAUDIE Projet GNV

23 Annexes Direction de la Recherche - Projet GNV

24 Exemple : Évolutions autour du moteur gaz arburants gaz Gaz Naturel + Biogaz + Hythane + H2 élange air/carb echno. moteur Stœchio. Homog. Pauvre Homog Pauvre Hétérog. IDI bi. Turbo. DI EGR Camless VCR IDI dédié CAI ost-traitement echno. véhicule 3 Voies Hybride légère Hybride (Prius) Oxy. DeNOx Aujourd hui

25 Sécurité Études de sécurité (ex. station publique, compresseur individuel, véhicule) Analyses fonctionnelles interne et externe Analyse préliminaire des risques Analyse des Modes de Défaillance et de leur Criticité Arbre de défaillance Évaluation de la sécurité logicielle Définition d un niveau de sécurité visé (équivalent CEI 61508) Audit et exigences Veille d accidentologie Tests et simulations Ex : scénarios de fuites, stress de réservoirs ==> MISE EN ŒUVRE OU RECOMMANDATIONS D EXIGENCES DE SECURITE

26 Compétitivité : Activité orientée optimisation Coût Analyse de la valeur des systèmes (stations/sous-systèmes) Performances techniques Tous les composants haute pression du GNV ==> Plate-forme d essais station (expériences échelle réelle) ==> Banc de comptage haute pression Nouveaux produits/technologies Veille d innovations Conception de systèmes innovants Suivi et développement de méthodes de contrôle compétitives

27 Environnement & Santé Évaluation des différentes filières carburant Suivi de campagnes de tests (émissions, consommation, bruit) Bus (Bourges), BOM (Paris), véhicules légers Analyses de cycle de vie Études d impacts sanitaires Optimisation du couple moteur-gaz (essais, modélisation) Motorisation (collaborations PSA, Renault, Renault Trucks) Démonstrateurs haute performance : SMART DEDIEE GNV Projet PREDIT de SMART HYBRIDE GNV Catalyse

28 Le confort des particuliers vu par Gaz de France Nécessité de plusieurs étapes pour sortir du dilemme de «la poule et de l œuf» Dans un 1er temps, offres aux clients pavillonnaires : possibilité de remplissage à domicile par l installation d un compresseur individuel Amorcer le marché en créant une demande de véhicules GNV permettant de justifier dans un 2ème temps : Les investissements des constructeurs La création d un réseau de stations publiques dans des conditions économiques viables

29 Confort - A la recherche de la satisfaction du client Sécurité et protection de l utilisateur Maîtrise de l impact sociologique Design Fiabilité Bruit Vibrations La maîtrise et l optimisation des procédures d installation Suivi des produits Télérelève de paramètres Retour d expérience (maintenance, habitudes clients)

30 Confort : un appareil de remplissage domestique, simple d utilisation Ventilation (Q>120m 3 /h) Installation extérieure ou intérieure Réseau électrique 220V / 50Hz 1 m 3 /h Gaz Naturel Comprimé (0<P<200 bar) Véhicule gaz naturel seau gaz (21mbar)

31 ppareil de remplissage domestique installation intérieure

32 Confort - V6 de Cirrus Clientèle: PME et collectivités locales Installation extérieure Approvisionnement Réseau gaz 21 mbar 220 V / 50 Hz Connexion: 2 bornes de remplissage Débit de gaz 7 m 3 (n)/h

33 Garage expérimental pour le compresseur domestique

34 Aire extérieure, compresseurs pour flottes

35 Chambre semi-anéchoïque

36 Station expérimentale

37 Banc d essais comptage GNV

38 Banc moteur

39 Un carburant abondant, aux sources d approvisionnement variées Plus de 60 ans de réserves prouvées (1er janvier 2003)

40 Les avantages environnementaux du GNV EMISSIONS DE GAZ A EFFET DE SERRE (en g éq. CO 2 / km) Diesel Essence - GNV g éq CO2 / km Gaz naturel Essence Inj Ind Essence Inj Dir Diesel Gaz naturel Essence Inj Ind Essence Inj Dir Diesel Gaz naturel Essence Inj Ind Essence Inj Dir Diesel Hybrides 2010 Source : Alternative Fuels Contact Group, Market development of alternative fuels, Décembre 2003

41 Smart GNV Véhicule Urbain Respectueux de l environnement Faibles émissions de gaz à effet de serre Réduction du CO 2 émis de 27% sur cycle de normalisation par rapport à l essence et de 35% en condition de pleine charge Respect des normes de pollution les plus sévères Véhicule conforme à EURO IV avec post-traitement adapté (catalyseur métallique avec formulation dédiée) Moteur dédié : meilleur rendement et agrément de conduite Baisse de la consommation de l ordre de 27 % à pleine puissance Réservoirs intégrés : habitabilité préservée et autonomie 33 litres de stockage soit ~ 180 km d autonomie pour 200 bar

42 Vanne manuel La conception des véhicules GNV - Les bus Event usible de peau Fusibles thermiques Event Fusible de peau lectrovanne Fusibles thermiques Clapet anti-retour Détendeur bars Trappe de remplissage Tuyauteries hors habitacle Monocarburation

43 La conception des véhicules GNV Véhicules de collecte de déchets ménagers Vanne manuelle Détendeur Electrovann Vanne de décompression Orifice de remplissage Monocarburation

44 Exemples de véhicules GNV optimisés Opel Zafira 1.6 l Bi-carburation Taux de compression : 12.5 Euro IV Émission CO 2 : 145 g/km ( essence 190 g/km) Autonomie : km Fiat Multipla Blupower 1.6 l Mono-carburation Taux de compression : 12.5 Euro IV Émission CO2 : 171 g/km ( essence 214 g/km) Autonomie : km

45 La conception des véhicules GNV - Les véhicules légers Réservoir sanglé + carter de protection Canalisation Inox gainée Boîtier étanche jecteurs gulateur pression étendeur lectrovanne Module de contrôle du moteur Remplissag extérieur gainé (avec clapet anti-retour) Bicarburation essence-gnv C.N.G. KANGOO K7J 1.4 L. 68 Ch sequential multipoint injection Euro2000

46 Quelques chiffres 1m 3 de G.N.V. à 1 bar 1 litre de gazole BUS Véhicule léger Volume réservoir: [1] 126 litres 30 à 90 litres Nombre de réservoirs: 7 à 9 1 à 4 Pmini de fonct. : 20 bar 20 bar Autonomie gaz naturel : 300 à 400 km 220 à 400 km [1] Réservoirs de type acier ou composite