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Moteurs & Pompes |
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| 1. Quelques constats | 2. Sources d'énergies utilisables sur un véhicule | 3. architecture hybride | 4. Cahier des charges |
2. Sources d’énergie utilisables sur un véhicule
On pourra télécharger ici un document beaucoup plus fourni sur ce sujet ainsi que quelques éléments de prédimensionnement.
2.a) Les énergies chimiques
- les énergies chimiques à base d’hydrocarbures (charbon exclu)
Elles sont nombreuses et, pour la plupart, largement utilisées de nos jours. On peut citer :
o
les
essences : supercarburant, sans plomb…
destinées aux moteurs à allumage
commandé
o
les
gasoil et huiles lourdes destinés aux moteurs à
allumage spontané (Diesel)
o
le
gaz de pétrole liquéfié (GPL)
utilisé comme
carburant d’appoint pour les
moteurs essence. Leur introduction en France à la fin des
années 90 s’est
révélée être un
échec puisque le taux
d’équipement des véhicules essence est
inférieur à 5%, bien que leurs
émissions de
polluants soient réduites et que l’Etat,
dans sa grande bonté, limite les taxes sur ce type de
carburant, pas
réellement écologique puisque le GPL est un
hydrocarbure d'origine essentiellement fossile.
o
Les
carburants « verts » :
méthanol,
esters… qui ont mis bien longtemps à
dépasser le
stade de l’expérimentation, mais qui ne sont pas
LA
solution, mais contribuent à améliorer le bilan
carbone des
transports routiers. Les biocarburants ne sont pas
écologiques
au sens strict car il nécessitent de l'énergie
pour
être produits et soulèvent bien des
problèmes
agricoles...
Comme on l’a signalé plus haut, elles sont extrêmement énergétiques (chaleur dégagée par combustion de l’ordre de 30 000 kJ/kg de carburant), mais polluantes.
Dans le tableau ci-dessous:
- Pci est le pouvoir calorifique du carburant, en kJ / kg de carburant
- Pco est le pouvoir comburivore dans les conditions normales de températures et de pression
Pco = [masse d'air nécessaire pour brûler une masse de carburant gazeux] / [masse de carburant gazeux]
La conversion de cette
énergie chimique est irréversible :
ceci signifie que l’on ne peut que
« déstocker » cette
énergie
au sein d’un véhicule terrestre. On exploite
schématiquement l’énergie chimique
des hydrocarbures comme indiqué ci-dessous :
Citons également les projets d'utilisation de dihydrogène comme carburant (menés essentiellement par BMW sur la série 7) qui pose de très grands problèmes de production, stockage et transport, aussi difficiles à surmonter que l'idée de ne rejeter que de l'eau est séduisante
L'hydrogène a un Pci de 120 000 kJ/kg et un Pco de 34,47, mais une densité gazeuse de seulement 0,0831 kg/m3 à 20°C sous 1 Bar, soit un PCi volumique de 9972 kJ / m3, et donc seulement 9,972 kJ/ Litre. Alors que les carburant hydrocarbures à 20°C sous 1 bar sont liquides et porteurs de 40 000 kJ/ Litre. Cette très faible densité volumique énergétique de l'hydrogène l'empêche de se développer sur les moteurs actuels qui sont trop peu compacts et conduisent à le stocker sous haute pression, alors que c'est le gaz le plus diffusif qui existe: il traverse n'importe quel matériau à cause de la très petite taille de la molécule de H2..
Plus de précisions sur le site http://www.annso.freesurf.fr/H2.html
-
les
énergies chimiques stockées sous forme
d’électrolytes
ou de gaz (non hydrocarbures)
Elles sont utilisées sous la forme d’accumulateurs électriques, dont le plus répandu est l’accumulateur au plomb utilisé dans les batteries de voitures (accumulateurs électrolytiques). Elles sont basées sur des réactions d’oxydoréduction pour créer un courant électrique. Leur grand intérêt réside dans la réversibilité de ces réactions, c’est à dire que l’on peut, en lui appliquant une tension, recharger l’accumulateur. Le nombre de cycles de charge/décharge est toutefois limité, mais important (de l’ordre de 2000 selon les technologies utilisées). L’augmentation du nombre de cycles charge/décharge des accumulateurs fait l’objet d’actives recherches, les applications étant nombreuses (batteries de portables, de voitures, de navettes aérospatiales).
