EXEMPLES D UTILISATION DE BIOCARBURANTS FLOTTES CAPTIVES ET GENERATION D ELECTRICITE Gilles Vaitilingom
EXEMPLES D UTILISATION DE BIOCARBURANTS Il s agit d exemples in situ et en contextes réels d utilisation. Ne concernent que des carburants dits «de 1ère génération» alcool éthylique huiles végétales et esters d huiles végétales
HISTORIQUE DES HUILES VEGETALES DEPUIS LE NEOLITHIQUE : 9000 AVANT J.C. MAIS : AVENEMENT DE LA LAMPE A PETROLE EN 1853
HISTORIQUE DES HUILES VEGETALES Rudolf DIESEL (1858 1913) 1900 : tests de son moteur avec des huiles végétales
HISTORIQUE DES HUILES VEGETALES Nombreux exemples de recherches et utilisations entre 1920 et 1950 2nde guerre mondiale : Port D Abidjan, 100 tonnes/mois d huile de palme dans ses moteurs Camions militaires ralliant Dakar à Alger grâce à de l huile d arachide Recherches après guerre dans tous les laboratoires européens Regain d'engouement vers 1975, puis de 1978 à 1984 nombreuses études (JOHN DEERE, CATERPILLAR, INTERNATIONAL HARVESTER, VOLKSWAGEN, FIAT, MERCEDES, ) En France, premiers tests Ester méthyliques de Colza : 1982 banc essais, 1985 dans tracteurs agricoles (100 %)
HISTORIQUE DE L ETHANOL CARBURANT En France : 1899 1901 : bonnes performances de voitures à alcool en courses et rallyes 1922 : naissance du «Carburant National» incorporant de l éthanol 1931 : obligation d incorporation de 25 à 35 % d alcool dans les essences Poids Lourds 1935 : apparition de 11 à 15 % d alcool dans les essences Automobiles 1938 : apparition du méthanol en remplacement de l éthanol 1950 à 1956 : utilisation du mélange ternaire «essence + 15 % alcool + 10 % benzol» 1956 à 1970 : seule la RATP utilise une formulation 1/3 essence+1/3 alcool+1/3 benzol
HISTORIQUE DE L ETHANOL CARBURANT Au Brésil aussi :
HISTORIQUE DE L ETHANOL CARBURANT Au Brésil aussi : 1975 : apparition des mélanges essence éthanol (kits et bricolages) 1979 : première voiture 100 % éthanol 1990 : 4 millions de voitures à alcool 1992 à 1999 : immatriculations «alcool» < 5 % 2003 : apparition des Flex Fuel Vehicles
CARBURANTS - LES GRANDES MASSES Conso mondiale de pétrole : 80 millions de barils/j (dont 2/3 pour les transports) 12720 millions de litres soit 10 176 millions de kg = 10,17 millions de tep/jour transports = 6,78 millions de tep/jour, soit : 2475 millions de tep/an)
LES GRANDES MASSES HUILES VEGETALES
LES GRANDES MASSES ALCOOL ETHYLIQUE
LES GRANDES MASSES L huile issue du palmier à huile pourrait alimenter les besoins de la planète en transport pendant 6 jours!!! L ensemble des huiles végétales pendant 19 jours. L éthanol brésilien pendant 3 jours La totalité de l éthanol mondial produit pendant 6 jours Nous ne sommes pas sur les mêmes échelles! Il demeure que l utilisation locale de biocombustibles, y compris de biocarburants, présente un intérêt croissant.
CIRCUITS COURTS Les agro-industries de Côte d Ivoire ne détourneraient que 5 % de leur production d huile de palme pour être totalement autonomes en carburant. De même, pour celles du Cameroun. Sur 1000 litres d huile de tournesol (1 ha.), 134 litres sont nécessaires pour réaliser l ensemble des opérations depuis les labours jusqu à l extraction de l huile et sa filtration.
CONTRAINTES D UTILISATION DES HUILES VEGETALES VISCOSITES : TROP ELEVEES POINTS DE FUSION ELEVES 2. COMPOSES MINORITAIRES : Gommes, cires, Glycérides partiels (1 10 %) CH 2 O CO R CH O CO R' CH 2 OH injection Acides gras libres (0.5 5 %) Insaponifiables, pigments (0.5 2 %) tocophérols O C OH 1.EVAPORATION DE GOUTTELETTES à 630 C A 440 C, seul le gazole s évapore totalement. HO H Stérols HO H3C O CH 2 O CO R 3. PROPRIETES GENANTES : siccativité tournesol : oui (semi-siccatif), colza : non, palme : non Phospholipides (0.1 1 %) CH CH 2 O O CO P O R' OH OR''
CONTRAINTES D UTILISATION DES ALCOOLS VISCOSITE : TROP FAIBLE Acidité, action de l eau, Stockage Vulnérabilité des matériaux ATTAQUE DES MATERIAUX Vulnérables Alliage zinc et magnésium. Carburateur... Laiton Alliage plomb étain Revêtement réservoirs Polyuréthane, PVC, polyamides polyméthacrylates, caoutchouc nitrile caoutchoucs acryliques Autres métaux ou alliages Polyéthylène Silicones Polyacétates Téflon Polyesters Compatibles
RESULTATS HUILES VEGETALES ET DERIVES kw Puissance TM150 BIO 90 85 tournesol EPC 80 tournesol 14nov 75 fioul 14nov 70 65 60 55 50 45 40 tr/mn 1000 1300 1600 1900 2200 2500 Comparison de Puissance entre tournesol / Diesel dans un tracteur de 150 ch.
RESULTATS HUILES VEGETALES ET DERIVES Tracteur N TM150 orig. TM150 BIO N tr/mn 2200 1903 Puiss. kw 94.6 82.7 Puiss ch 128.5 112.4 Conso carb l/h 29.4 27.5 Temp air admis 21 24 Temp échap C 379 384 CO ppm 224 144 CO2 % 6.9 6.2 HC ppm 41 63 O2 % 11.5 12.5 NOx ppm 1566 1146 Exces air 1.24 1.52 Comparaison des émissions entre tournesol / Fioul dans un tracteur agricole de 150 ch. pas de CO2 fossile supplémentaire dans l atmosphère
LONGEVITE Prouvée (CEC M-02-A-08) RESULTATS HUILES VEGETALES ET DERIVES ENTRETIEN idem que pour gazole sauf injecteurs (contrôles, nettoyage obligatoires) attention à la siccativité du tournesol, du coton OPERABILITE A FROID limitée si pas de réchauffeur fonction de l HV utilisée et du taux de mélange
RESULTATS ALCOOL ETHYLIQUE source : UTAC 1991 cycles AQA consommation CO HC NOx particules l/100 km g/km g/km g/km g/km GAZOLE 52,62 5,87 2,15 21,82 1,19 DIESTER 58,23 5,26 1,55 20,38 1,13 ETHANOL 99,70 2,47 0,82 13,18 0,20 Ethanol 99, additivé procétane Avocet Comparaison des émissions entre Gazole/Diester/Ethanol dans un bus urbain. pas de CO2 fossile supplémentaire dans l atmosphère
EXEMPLES HUILES VEGETALES ELECTRIFICATION RURALE : Iles Fidji: Vanuabalavu 80 KVA & Welagi 45 KVA Electricité rurale à partir d huile de noix de coco (10 noix = 1 litres équiv. Gazole)
CENTRALE ELEC. 600 KVA (HUILE DE COTON, MALI) CENTRALE ELEC. 200KVA (HUILE DE COCO ; DESSALEMENT D EAU DE MER, OUVEA)
1995 GENERATEUR 90KVA huile de coco HUILERIE DE L ILE D OUVEA
2004 GENERATEUR 300KVA, huile de coco CENTRALE ELECTRIQUE d ENERCAL
VANUATU COPV 575 KVA Genset, coconut oil (Luganville, Santo)
COTE D IVOIRE Groupe électrogène à huile de palme 320 KVA
Tarbes, France : John Deere modifié, tournesol, 150 ch.
Tracteur New Holland 150 ch. Albi, France, tournesol Tracteur Deutz 75 ch. Toulouse, France, colza
DIESEL INJECTION INDIRECTE REGLAGES idem que pour gazole sauf injecteurs 200 bars
DIESEL INJECTION DIRECTE MODIFICATION DES PISTONS + adaptations NEW HOLLAND TM 150, 150 Ch CUMMINS Common Rail, 500 KVA
DIESEL INJECTION DIRECTE SYSTEME DE DOUBLE CIRCUIT : bascule électrovanne à 65 % charge Pompe, filtre et réchauffeur Tournesol Chambres de mesure de consommation électrovanne Pompe fioul Filtres fioul Camion Renault dci 270 Ch Fioul moteur CIRCUITS DE CARBURANT DU TM150 BIO
ESTER METHYLIQUE DE COLZA 50 % gazole - 50 % Diester Reims - France
EXEMPLES ALCOOL ETHYLIQUE Ile Maurice & Ile de la Réunion : 100 % alcool canne à sucre
Groupe 50 KVA ; Ile Maurice - 100 % alcool canne à sucre
Ile de la Réunion : 100 % alcool canne à sucre
Ile de la Réunion : 100 % alcool canne à sucre
Injection + allumage commandé : 100 % alcool canne à sucre
Injection + additif procétane : 100 % alcool canne à sucre
UTILISATION DE SOUS PRODUITS ET DECHETS Il apparaît de plus en plus d usage de sous produits ou de déchets : Bus de l université de Lima - Pérou Ester Méthylique d Huiles Alimentaires Usagées du restaurant universitaire. Unité 2 tonnes/jour, Biodiesel de stéarine. Cameroun, huilerie/raffinerie de palme.
EN RESUME : POUR LES PAYS EMERGENTS : INTERET POUR AMELIORER L ACCES A L ENERGIE POUR LE DEVELOPPEMENT RURAL ET LA LUTTE CONTRE LA PAUVRETE POUR LA COMPETITIVITE DES AGRO-INDUSTRIES EN EUROPE : INTERET EN CIRCUIT COURT D AUTOCONSOMMATION (L AGRICULTURE PEUT ETRE AUTONOME EN CARBURANT) INTERET POUR UN DEVELOPPEMENT D ACTIVITES LOCALES (COLLECTIVITES TERRITORIALES) L INTERET MAJEUR TENANT DANS UNE ECONOMIE FACE AU PRIX DU BARIL DE PETROLE
IL Y A UN BESOIN DE STANDARDS ET DE SPECIFICATIONS
LA NORME SUR LES HVP PROPOSE UN CAHIER DES CHARGES INTERESSANT MAIS NE S APPLIQUE QU AU COLZA.
LES BIODIESELS SUIVENT L EN 14214 Propriété Unité Minimum Maximum Méthode d essai Teneur en ester % (m/m) 96,5 EN 14103 Masse volumique à 15 C kg/m3 860 900 EN ISO 3675 EN ISO 12185 Viscosité à 40 C mm2 3,5 5,0 EN ISO 310 Point d éclair C plus de 101 ISO / CD 3679 Teneur en soufre mg/kg 10 Résidu de carbone (10 % du résidu) % (m/m) 0,3 EN ISO 10370 Indice de cétane 51,0 EN ISO 5165 Teneur en cendres sulfatées % (m/m) 0,02 ISO 3987 Teneur en eau mg/kg 500 EN ISO 12937 Contamination totale mg/kg 24 EN 12662 orrosion à la lame de cuivre (3 h à 50 C) Stabilité thermique indice Classe 1 Classe 1 EN ISO 2160 Stabilité oxidation, 110 C heures 6 pr EN 14112 Indice d acide mg KOH/g 0,5 pr EN 14104 Indice d iode 120 pr EN 14111 Linolénate de méthyle % (m/m) 12 pr EN 14103 Esters méthyliques polyinsaturés (>= 4 doubles liaisons) % (m/m) 1 Teneur en méthanol % (m/m) 0,2 pr EN 14110 Teneur en monoglycérides % (m/m) 0,8 pr EN 14105 Teneur en diglycérides % (m/m) 0,2 pr EN 14105 Teneur en triglycérides % (m/m) 0,2 pr EN 14105 Glycérol libre % (m/m) 0,02 pr EN 14105 pr EN 14106 Glycérol total % (m/m) 0,25 pr EN 14105 Métaux alcalins (Na + K) mg/kg 5 pr EN 14108 pr EN 14109 Teneur en phosphore mg/kg 10 pr EN 14107 MAIS CONCERNE PEU LES HUILES TROPICALES.
L ALCOOL ETHYLIQUE SUIT L ASTM D 4806. LE BRESIL A ETABLI SES PROPRES STANDARDS
IL Y A UN BESOIN DE STANDARDS ET DE SPECIFICATIONS MAIS RIEN N EST ENCORE PREVU : POUR LES HUILES TROPICALES, LES SOUS PRODUITS ET DECHETS POTENTIELLEMENT BIOCOMBUSTIBLES, LES FORMULATIONS DE MELANGES ET ADDITIFS, LES BIO OILS ET AUTRES «LIQUEURS» ISSUES DE PYROLYSE, LES BIOCOMBUSTIBLES ISSUS DE PROCEDES BIOLOGIQUES.
EN CONCLUSION IL Y A UN BESOIN DE CARACTERISATION DE NOUVEAUX PRODUITS BIOCOMBUSTIBLES EN TERMES DE QUALITES CARBURANT : POUR PERMETTRE L OPTIMISATION DE LEUR COMBUSTION, MAIS EGALEMENT REPONDRE AUX QUESTIONS D UN MARCHÉ ÉMERGENT EN FAVEUR DE FLOTTES CAPTIVES ET DES PAYS EN DEVELOPPEMENT.
Evaluation de la qualité carburant TRAVAUX LME/CIRAD Evapostalagmométrie Classement qualitatif Délais d inflammation / caractéristiques chimiques
Optimisation de la Combustion TRAVAUX LME/CIRAD Analyse des taux de dégagement de chaleur g/kwh 14 12 10 8 6 4 2 0 gazole colza CO HC NOx Influence sur les émissions polluantes Principe de la modification Exemple : FIAT 80 ch. Modifications d équipments
MERCI POUR VOTRE ATTENTION!
EXEMPLES REUSSIS D UTILISATION D HUILES VEGETALES PURES