I Synthèse des énergies :
Nous
allons vous présenter les différents projets
en développement ainsi que les technologies nouvelles à
mettre en oeuvre pour les produire.
1)
Les biocarburants :
Le terme
"biocarburant" est avant tout un raccourci
pour ce qui devrait s'appeler "carburant d'origine
agricole", voire "carburant d'origine végétale".
En effet, un "biocarburant" est un combustible
liquide obtenu, après des traitements plus ou moins
importants, de cultures ou de végétaux . On distingue trois
grandes filières de biocarburants :
a) les combustibles obtenus à partir de cultures oléagineuses:
Les combustibles obtenus à partir de cultures
oléagineuses
qui sont
essentiellement le colza et le tournesol. Dans cette
catégorie on trouve :
- "l'huile
pure", c'est-à-dire le produit direct du pressurage
de la graine de colza ou de tournesol , lequel, après
filtration, peut s'utiliser directement comme carburant dans
un moteur diesel mais avec incorporation de gazole.
- l'EMHV
(ester méthylique d'huile végétale), qui est obtenu en
faisant réagir de l'huile de colza ou de tournesol avec de
l'alcool méthylique. On utilise pour cela une réaction
portant le nom
d'estérification
et qui se
présente schématiquement comme cela :
|
acide +
alcool => ester + eau |
En l'occurrence pour l'EHMV il s'agit d'une
transestérification
et en bout
de course on obtient comme sous-produit du glycérol, encore
appelé glycérine. L'EMHV est rarement utilisé pur, mais
souvent par incorporation au diesel dans des proportions de 5
à 30%, pour donner ce que l'on appelle du diester.
b)
Les
combustibles obtenus à partir d'alcools:
Les cultures concernées sont toutes celles qui peuvent
fournir des matériaux capables de fermenter pour donner un
alcool. Toutes les cultures sucrières sont donc pressenti
comme la betterave ou le sucre de canne mais aussi celles qui
donnent de l'amidon comme le blé par exemple. Dans
cette catégorie on va trouver :
_les alcools utilisés purs
(comme au Brésil), mais cela nécessite de modifier le moteur
des voitures.
_l'ETBE (Ethyl Tertio
Butyl Ether), et le MTBE (Méthyl Tertio Butyl Ether),
qui sont obtenus en faisant réagir les alcools avec un
produit pétrolier obtenu en raffinerie, l'isobutène (encore
appelé isobutylène), qui est un hydrocarbure de formule
C4H8.
c) Les
combustibles obtenus à partir du méthane:
Les combustibles
obtenus à partir du méthane contenu dans les
gaz naturels:
Le méthane est contenu dans le biogaz. Le biogaz
est ce qui résulte de la
fermentation
, hors de la présence d'oxygène (donc hors de la présence
de l'air, en pratique), de n'importe quel matériau organique
: déchets alimentaires, déchets de bois, paille, et bien sûr
produits des cultures. En pratique ce biogaz est obtenu en
mettant des matériaux organiques dans une enceinte en
"laissant faire" les bactéries qui vont les décomposer,
puis on en extrait le méthane (qui représente de 50% à 90%
du gaz dégagé par la fermentation, le reste étant
essentiellement du CO2 et de la vapeur d'eau). Ce méthane
peut s'utiliser pur (comme le GNV, ou gaz naturel véhicule,
lequel provient par contre de gisements de gaz naturel) ou
servir à alimenter un procédé industriel de fabrication de
combustibles liquides à partir de gaz.
Schéma
récapitulatif:
(
Cliquez sur le schéma pour l'agrandir )
2)
Pile à combustible à hydrogène :
a) Principe de fonctionnement :
Le
principe du fonctionnement d’un moteur à hydrogène (pile
à combustible à hydrogène) est le suivant : l'hydrogène
se combine au dioxygène pour former de l’eau.
Cette réaction exothermique (l'
enthalpie
libre de la réaction
varie entre -237 ou -229 kJ/mol en fonction du mode de
production) libère beaucoup d’énergie que l’on
transforme en courant électrique pour permettre au
véhicule d'avancer. Le déchet produit est l’eau.
Détail
du fonctionnement :
Les
atomes d’hydrogène rentrent dans la pile puis sont décomposés
par un système chimique au niveau de la zone catalytique. Les
noyaux sont séparés des électrons. Seuls les noyaux peuvent
traverser l’électrolyte (milieu
bloquant le passage des électrons mais laissant circuler les
ions) se trouvent au centre de la pile et arrivent au
niveau de la zone catalytique droite de la pile. Au même
moment, des atomes d’oxygène rentrent dans le moteur
par la droite. On se retrouve alors dans le cas d’une pile
classique : d’un côté une surcharge d’électrons
et de l’autre, des atomes d’oxygène et des noyaux
d’hydrogène en manque d’électrons.
( voir schéma ci-dessous )
Alors les électrons se déplacent par un circuit extérieur,
créant un courant électrique qui alimente le moteur.
On retrouve alors des
noyaux d’hydrogène, des atomes d’oxygène et des électrons.
En se regroupant ils forment
des molécules d’eau, H2O.
Le
moteur rejète alors que de la vapeur d’eau.
Les piles qui utilisent du dihydrogène
pur comme combustible ne rejettent que de la vapeur d'eau, et
disposent d'un rendement élevé car elles assurent en une
seule étape le passage de l'énergie chimique à l'énergie
électrique.
source: http://www.educnet.education.fr
(Cliquez sur le schéma pour
l'agrandir)
b)
Production de l'hydrogène :
Actuellement, la majorité de l'hydrogène est produite à partir de gaz
naturels. Ce processus de fabrication n'est néanmoins pas tenable à long terme en raison des réserves limitées de gaz
naturels.
Pour produire l'hydrogène, il existe
plusieurs méthodes:
- à partir de carburants fossiles (gaz naturel ou charbon) par
vaporeformage
. Le carburant privilégié serait le gaz naturel mais d'autres hydrocarbures sont aussi utilisés, ces méthodes existent déjà.
- à partir de l'électrolyse de l'eau. Pour cela, l'électricité utilisée pourrait venir des énergies renouvelables (éoliennes,
hydraulique)
- à partir de
biomasse
.
- à partir d'algues vertes ou de bactéries.
- à partir du nucléaire, notamment des réacteurs de 4ème génération sensés être prêts en 2030 - 2040.
Aujourd’hui,
95 % de l’hydrogène est produit à partir des combustibles
fossiles par reformage : cette réaction chimique casse les
molécules d’hydrocarbure sous l’action de la chaleur pour
en libérer l’hydrogène. Le
vaporeformage
du gaz naturel
est le procédé le plus courant : le gaz naturel est exposé
à de la vapeur d’eau très chaude, et libère ainsi l’hydrogène
qu’il contient. Mais la production d’hydrogène par
reformage a l’inconvénient de rejeter
du gaz carbonique (CO2) dans l’atmosphère,
principal responsable de l’effet de serre. Pour
éviter cela, la production d’hydrogène à partir de
combustibles fossiles supposerait donc d’emprisonner le gaz
carbonique par des techniques qui doivent faire l’objet de
développements.
L’hydrogène produit à partir du gaz naturel est le
procédé le moins cher. Mais son prix de revient reste le
triple de celui du gaz naturel. Comme ce mode de production
est
polluant et comme les ressources en énergies
fossiles sont appelées à décroître, diversifier les modes
de production s’avère indispensable.
Une voie possible consiste à dissocier les atomes d’oxygène
et d’hydrogène combinés dans les molécules d’eau (selon
la réaction H2OH2 + 1/2 O2). Cette solution est la plus
intéressante en terme d’émission de
gaz à effet de serre, à condition toutefois d’opérer cette dissociation à
partir de sources d’énergie elles-mêmes
non émettrices de CO2. Parmi les
procédés envisageables, deux sont actuellement à l’étude
: l’électrolyse et la dissociation de la molécule d’eau
par cycles thermochimiques.
L’électrolyse permet de
décomposer chimiquement l’eau en oxygène et hydrogène
sous l’action d’un courant électrique. La production d’hydrogène
par électrolyse peut se faire dans de petites unités
réparties sur le territoire national. Pour être rentable, ce
procédé exige de pouvoir disposer de courant électrique à
très
faible coût. Actuellement, la production d’hydrogène
par électrolyse coûte
3 à 4 fois plus cher que la production par reformage
du gaz naturel. Elle souffre de plus d’un
mauvais rendement global. L’électrolyse à haute
température, qui est une amélioration de l’électrolyse
classique, permettrait d’obtenir de
meilleurs rendements.
L’autre procédé de décomposition
de la molécule d’eau par cycles thermochimiques permet d’opérer
la dissociation de la molécule à des températures de l’ordre
de 800° à 1 000 °C. De telles températures pourraient
être obtenues par le biais de réacteurs nucléaires à haute
température de nouvelle génération, actuellement à l’étude,
ou de centrales solaires.
La biomasse - elle aussi une énergie renouvelable - peut aussi permettre de produire de l'hydrogène, mais aucun procédé n'est encore mûr techniquement. On peut penser à la biomasse pour produire de l'électricité qui permettra ensuite de produire l'hydrogène par électrolyse.
Une autre possibilité réside dans les algues vertes. En effet, au cours de la photosynthèse, les plantes vertes dissocient l'eau en hydrogène et oxygène. L'hydrogène sera combiné au CO2 pour construire des tissus végétaux tandis que l'oxygène est libéré dans l'atmosphère.
La dernière possibilité, le nucléaire, est la plus
adéquate. Elle est une source d'énergie puissante et inépuisable. Seul point négatif: les déchets nucléaires
polluent. Seulement avec ITER, et la possibilité d'accéder
à la fusion nucléaire, ce problème disparaît. Alors c'est
la combinaison parfaite? Non car la pile à combustible nous
cache ses défauts... Rendez-vous dans la rubrique Pollution.
Nous
vous invitons à visiter la page http://www.annso.freesurf.fr/ProdH2.html
pour plus de renseignements sur ces techniques.
3) Le
Moteur à air comprimé :
a) Fonctionnement du moteur:
Le principe du moteur à air comprimé est de stocker de l’énergie en compressant
de l’air.
En préambule, il faut préciser que la voiture à air comprimé est une
invention de Guy Nègre,
un ingénieur motoriste qui a longtemps travaillé en Formule
1 et a conçu son moteur révolutionnaire qui ne fonctionne
qu'avec de l'air, sans une seule goutte d'essence ni d'autre
carburant. Ensuite, plutôt que d'essuyer les sarcasmes des
grands constructeurs en leur présentant son moteur, il a décidé
de développer un prototype et de le médiatiser. Les études
et les mises au point successives ont demandé sept années de
travail d'une équipe d'une quinzaine de personnes et ont nécessité
le dépôt d'une vingtaine de brevets.
Nous
vous invitons à visiter le site officiel pour plus de
renseignement. http://www.mdi.lu/
b) Fonctionnement du moteur:
Le résultat de ces études est un moteur relativement simple
à quatre temps et à trois chambres: deux chambres cylindriques
d'aspiration et d'expansion et une chambre sphérique de
compression reliée par un injecteur d'air électronique à
deux réserves
de 300 litres d'air comprimé à 300 bars.
Par le jeu du piston, le premier cylindre aspire l'air extérieur
à travers un filtre et l'envoie dans la chambre de
compression; à cet instant, un jet d'air comprimé est violemment introduit dans cette chambre.
Aussitôt relâché dans le cylindre d'expansion, l'air pousse
le deuxième piston qui actionne la roue du moteur et la
boucle est bouclée.
On a donc les différentes étapes : Aspiration,
compression, expansion, détente.
Schéma du fonctionnement du moteur à aire comprimé:
Source:
http://www.xelopolis.com
Le premier moteur développé est un 35 CV qui permet de
rouler jusqu'à 110
km/h avec une autonomie de 200
km en cycle urbain, c'est à dire une moyenne de 60
km/h. C'est le double d'une voiture électrique, sans le problème
du poids, de l'entretien et du recyclage des batteries. 200 km
d'autonomie c'est insuffisant pour partir en vacances. Ceci
reste le problème majeur du projet, mais des études sont en
place et promettent d'améliorer l'autonomie... Un point très
positif permet d'espérer l'aboutissement de ce projet: la
voiture à air comprimé filtre l'air qu'elle
"respire", en le filtrant on le rejette plus propre
qu'il n'est entré, cela suffirait à dépolluer des milliards
de mètres cubes d'air. Ceci est un des plus gros avantages. ( voir
rubrique pollution )
.
Un
véhicule sûr, sécurisé (pas de carburant inflammable, pas
de risque d'explosions ni d’émanations toxiques) et un véhicule
100% écologique qui n'utilise, pour circuler, que l'air que nous
respirons.
Il
n’y a pas de nuisances, de bruit, ni de pollution.
Les coûts de productions seraient relativement
faibles, La voiture à air comprimé est en effet un véhicule
économique à l'entretien simple et peu
coûteux, le prix
de cette énergie est de seulement 0,76 euro pour 100 km, basé
sur le prix actuel en France. Le coût d’entretien est donc
réduit et l’air comprimé ne coûte pas cher à fabriquer
et à stocker (voir coûts de production) .
De plus, Grâce notamment à la température modérée
de fonctionnement du moteur : ce moteur nécessite une vidange
tous les 50.000 km avec de l'huile alimentaire (ce qui évite
de recycler les huiles). (voir coût de production)
De
plus, comme nous le savons tous,
l’argent attire plus que l’environnement, les
compagnies pétrolières ont le pouvoir financier .
Les pétroliers ne veulent pas de cette voiture, les pouvoirs
publics non plus, car ils perdraient la colossale manne fiscale qu'ils perçoivent sur les carburants pétroliers
; les fabricants de véhicules à essence non plus, évidemment.
En fait, une multitude de gens, de sociétés, de financiers sont contre et favorisent l’économie et
l’enrichissement à l’écologie.
Enfin, l’un des
plus gros inconvénients est le fait qu’il faille produire
de l’énergie pour comprimer l’air. De ce fait, le moteur
à air comprimé n’est pas intéressant pour le moment. Étant donné les sources d’énergie utilisées pour
produire l’électricité, le moteur à air comprimé
n’apporte pas d’avantage environnemental majeur, sauf si
on produit l’électricité à partir d’énergie
renouvelable ou nucléaire.
Le
consommateur peu informé à cependant l’illusion
d’être propre.
Le moteur à air comprimé couplé à une production électrique
propre (éolien ou nucléaire) est réellement une
solution d’avenir.
c)
Production de l'aire comprimée :
Pour créer de l'air comprimé il suffit de la compresser
dans des bouteilles. Rien de bien difficile, seulement le
problème est qu'il faut produire de l'énergie pour compresser cette
air. Il faut donc une énergie non polluante car si
l'on veut le faire en utilisant des usines ayant comme
combustible, le charbon ou le pétrole, on ne fera que
déplacer les problème de la pollution. La meilleure solution
pour créer de l'air comprimé sans polluer serrait
d'utiliser le nucléaire. ( voir
pollution )
|
