MASTER COMPLEMENTAIRE EN GESTION DES TRANSPORTS MODULE A6 Transport et Technologies. Pierre DUYSINX Université de Liège Année Académique

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1 MASTER COMPLEMENTAIRE EN GESTION DES TRANSPORTS MODULE A6 Transport et Technologies Pierre DUYSINX Université de Liège Année Académique

2 Objet du cours Comprendre, analyser et concevoir les systèmes de propulsion des véhicules = comprendre les différentes motorisations possibles (thermiques, électriques, électrochimiques, etc.) = établir un cahier des charges pour un véhicule en fonction des critères d usage = choisir au mieux les systèmes de propulsion en fonction des contraintes techniques, économiques et environnementales = comprendre l évolution des technologies futures afin de les intégrer au mieux dans les choix = pouvoir combiner et utiliser au mieux les différents systèmes de propulsion dans la gestion des flottes 2

3 Plan du cours Technologies des véhicules routiers y compris propulsion propre: Prof. P. Duysinx (15 heures) Technologies du transport par rail: N. Docquier (9 heures) Technologies du transport naval: A. Hage (6 heures) Technologies du transport aérien: Prof. P. Hendrick (9 heures) Systèmes de transports intelligents: M. Y. Loyaerts (6 heures) 3

4 Plan du cours Introduction & Technologies et performances des véhicules routiers (07/02) Architecture des véhicules Technologies des chaînes de transmission Forces aux roues Forces de résistance à l avancement Critères de performance: pentes et vitesses maximales, accélération, reprise Consommation et émissions 4

5 Plan du cours Moteurs thermiques à piston (12/02 & 21/02) Principes fondamentaux et technologies Variables opérationnelles Courbes caractéristiques: Relations entre performances et variables opérationnelles Contrôle des émissions Carburants alternatifs: CH 4, H 2, biocarburant 5

6 Plan du cours Motorisations électriques, hybrides et piles à combustible (21/02 & 28/02 ou 14/03 ) Chaîne de traction électrique Moteurs électriques: types et caractéristiques Systèmes de stockage: batteries et super capacités Véhicules hybrides Piles à combustible 6

7 Examens et évaluation Examen écrit pour le module A6 Définitions : (20 points) Réponse en max 5 lignes Définition ou affirmation à confirmer ou à réfuter 10 questions à 2 points Questions à réponse ouverte courte (20 points) Réponse = +/-10 lignes 4 questions à 5 points 7

8 INTRODUCTION 8

9 Contexte «L automobile, c est la liberté» Automobile a connu un développement remarquable depuis un siècle et surtout dans les dernières décennies Automobile = composante essentielle de la vie économique: mobilité des marchandises et des personnes caractéristique des pays développés condition de développement la croissance appelle plus de mobilité Automobile = composante de notre vie sociale et de notre style de vie: mobilité individuelle pour le travail, les loisirs réponse à une aspiration profonde de liberté de déplacement 9

10 Contexte L automobile est victime de son succès Développement du trafic routier et augmentation du parc automobile Croissance des trajets et des distances de déplacement Congestion des grands centres urbains L automobile est fortement dépendante du pétrole Le transport routier consomment 70 % pétrole de l Union Européenne Question de la pérennité du secteur transport Approvisionnement énergétique suffisant et à quel coût? Pollution atmosphérique locale Accroissement des émissions de gaz à effet de serre Augmentation des nuisances sonores 10

11 Contexte : augmentation de la demande de transport Le parc automobile mondial: 1 milliard de véhicules en Milliards en 2050? 11

12 Contexte : augmentation de la demande de transport Le parc automobile de l UE a augmenté de 50% en 20 ans (+3 millions par an) 12

13 Contexte : croissance du parc automobile Evolution du kilométrage moyen en Belgique (source FEBIAC) 13

14 Contexte : croissance du parc automobile Evolution du parc automobile en Belgique (source FEBIAC) 14

15 Croissance et domination de la route 15

16 Le transport routier et le pétrole Le transport routier est fortement dépendant du pétrole (> 90%) dont 70% est importé Le secteur du transport routier est Très sensible à la fluctuation des prix du pétrole : compétitivité! Très menacé par la diminution des ressources (et donc l augmentation des prix) du pétrole Le transport routier est fortement exposé à la sécurité d approvisionnement 16

17 Déplétion des ressources de pétrole? Ressources en pétrole ~ 35 à 40 ans Réserves en pétrole ~ 60 ans Source: fr.wikipedia.org 17

18 Evolution du prix du pétrole Le prix du pétrole atteint le seuil des 100 $ le baril en janvier 2008 Source: HUFFPOST BUSINESS 18

19 Emissions de co 2 et réchauffement global Accroissement des émissions de CO 2 Menace d un réchauffement global Protocole de Kyoto pour réduire les émissions de CO 2 19

20 Transport routier et pétrole En , le secteur des transports représentait 31% de la consommation totale en énergie de l UE27 Le transport routier représente: 83% du transport de l UE 28% des émissions de CO 2 de l UE28 71% dû au transport de passagers Les véhicules individuels représentent 63% des émissions de CO 2 du transport routier 20

21 Pollution localisée dans les centres urbains 80% des Européens vivent dans des villes 16 villes de plus de 10 millions d habitants 70 villes entre et habitants >1000 villes avec plus de habitants Forte exposition des Européens aux pollutions locales Contribution du secteur du transport dans les émissions globale de polluants de l UE (2001) 21

22 La pollution de l air: un problème mondial! AQI Thursday 07th Nov., :14 French Time Extract from AQICN website - AQI PM2.5 concentration µg/m³ AQI category 0 to 50 0 to 12 good 51 to to 35 MODERATE 101 to to 55 UNHEALTHY FOR SENSITIVE GROUPS 151 to to 150 UNHEALTHY 201 to to 250 VERY UNHEALTHY 300 to to 500 HAZARDOUS Air pollution is now considered by OMS "the world's largest single environmental health risk," with more than three million people dying every year as a result. 22

23 Insécurité routière Les chiffres: par an sur les routes de la CE Coût total des accidents: 2% du PIB Dépense de prévention et d indemnisation < 5% de ce coût Objectif: diminuer par 2 le nombre de tués et le nombre de blessés graves Comment? Harmoniser les sanctions Promouvoir les nouvelles technologies Boîtes noires et limiteurs de vitesse Véhicules plus sûrs Accord volontaire sur les faces avant Gestion de la vitesse 23

24 Objectif: développer une mobilité durable La mobilité est un droit des citoyens La mobilité individuelle est une grande avancée Des systèmes de transport efficaces sont très importants pour la prospérité de la société avec un impact important sur: La croissance économique La société L environnement Le but des transports durables est de s assurer que les systèmes de transport rencontrent 1/ les besoins sociétaux, ET 2/ les besoins économiques ET 3/ les contraintes environnementales 24

25 OBJECTIF 2030 : 50% D EFFICACITÉ EN PLUS 25

26 Objectif pour % d efficacité en plus Contributions essentielles de l industrie Européenne à la lutte contre le réchauffement climatique et au défi énergétique: Amélioration essentielle de l efficacité énergétique des moyens de transport Plus grande efficacité énergétique des moteurs, des véhicules et des systèmes de transport Utilisation accrue des moyens de transport alternatif, spécialement en milieu urbain Utilisation accrue des possibilités offertes par les nouvelles technologies ICT (V2I, V2V) Augmentation de la part des renouvelables dans les transports Utilisation des bio carburants Utilisation des renouvelables dans la production d électricité 26

27 Objectif pour % d efficacité en plus 27

28 Objectif pour % d efficacité en plus Source:ERTARC 28

29 Sécurité dans les transports 29

30 ENJEUX ENVIRONNEMENTAUX 30

31 Réduire la pollution locale Automobiles quasi toutes équipées de moteurs thermiques alimentés en carburants liquides issus du pétrole La combustion génère un certain nombre de polluants monoxyde de carbone (CO) oxydes d azote (NO et NO 2 ) hydrocarbures imbrûlés (HC) particules de suie et d imbrûlés (PM) Secteur transport = premier contributeur pour CO et NOx contributeur important pour HC et PM 31

32 Emissions en Europe, USA et Japon 32

33 Réduire la pollution locale Réduction des émissions en Belgique (source FEBIAC) 33

34 Réduire la pollution locale Réduction des émissions en Belgique (source FEBIAC) 34

35 Réduire les émissions de CO 2 CO 2 est un des gaz à effet de serre impliqués dans le processus de réchauffement climatique Augmentation des émissions de CO 2 = indicateur d une croissance de la consommation Protocole de Kyoto: la Communauté Européenne doit réduire ses émissions de CO 2 de 8% entre 1990 et 2012 Dans ce contexte: l ACEA (Association des Constructeurs automobiles) s engage volontairement à réduire les émissions moyennes des véhicules commercialisés à 140 g/km en g/km en 2012 ECHEC! 35

36 Réduire les émissions de CO 2 En Europe la réduction des émissions de CO 2 a été obtenues grâce à une «diéselisation» assez large du parc automobile. 36

37 Réduire les émissions de CO 2 Contrainte de la Communauté Européenne 2012: moyenne de la flotte vendue < 130 g CO 2 /km (65% des véhicules les moins polluants) 2015: moyenne de la flotte vendue < 130 g CO 2 /km (100% des véhicules) 2020: moyenne de 95 g CO 2 /km 37

38 Réduire les émissions de CO 2 Couper le moteur à l arrêt Carburants avec moins de carbone Maîtrise des équipements Réduction de masse, du S Cx, de la résistance des pneumatiques Simplification transmission Améliorer le rendement du moteur, downsizing du moteur, réduction des frottements internes Récupération d énergie au freinage source: 38

39 Améliorer l efficacité énergétique des moteurs Moteurs à combustion interne brûlant des gaz propres Hydrogène (H 2 ) Gaz naturel (CH 4 ) Voitures électriques Nouvelles générations de stockage de l électricité: batteries, supercapacités, volant d inertie Nouvelles machines électriques Véhicules hybrides Véhicules hybrides électriques Véhicules hybrides hydrauliques, pneumatiques Les piles à combustibles 39