12 Avril 2015  |  Énergie
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Potentiel et défis des carburants synthétiques

Notre approvisionnement en énergie est à la veille de subir des changements radicaux. Ceci concerne principalement la réduction des émissions de CO2, ainsi que le passage des énergies fossiles et nucléaire aux énergies renouvelables. Et ce défi concerne aussi l’industrie automobile. A l’Empa, des représentants des milieux de la politique, de l’économie et de l’industrie automobile ont montré comment ce scénario pourrait de concrétiser.

A côté du lancement de véhicules dotés de nouveaux systèmes de propulsion, la mise à disposition des carburants appropriés est aussi un élément capital. Des politiciens responsables de la politique énergétique, des représentants de l’industrie automobile, des milieux de l’énergie et de la finance, ainsi que des chercheurs ont discuté lors d’un symposium à l’Empa, du potentiel et des défis des carburants synthétiques. Ce sont là des supports énergétiques, tels que l’hydrogène ou le méthane, par exemple, produits à partir des excédents saisonniers d’électricité durant la période estivale, ou du courant provenant de centrales hydroélectriques temporairement plus rentables sur le marché de l’électricité.
Avec le concept «Power to Gas», l’eau est tout d’abord scindée par électrolyse pour produire de l’hydrogène (H2) qui est ensuite utilisé soit directement, soit, dans une deuxième étape, pour produire du méthane (CH4) par combinaison avec du CO2par un procédé catalytique. L’avantage de la transformation en méthane réside dans le fait que ce gaz peut être stocké durant des mois dans le réseau de gaz naturel et utilisé en hiver pour des véhicules à gaz.


 
 
Réduction des émissions de CO2– sinon des sanctions 

Leur rentabilité est l’un des grands défis dans le domaine des énergies renouvelables. Celles-ci sont déjà en soi plus coûteuses que les énergies fossiles. Si on les stocke, leur coût augmente encore et cela d’autant plus s’il s’agit d’un stockage à long terme, tel qu’un stockage saisonnier. C’est pourquoi il faut développer des stratégies bien conçues pour que le concept «Power-to-Gas» soit rentable. Ou comme l’a exprimé le chercheur de l’Empa Andreas Borgschulte: «La transformation en supports énergétiques synthétiques n’est pas seulement un problème d’énergie, mais aussi et surtout un problème d’argent».
La loi suisse sur le CO2offre une base pour une étude d’évaluation et de validation économique, car elle contraint la branche automobile à prendre d’amples mesures de réduction des émissions de CO2. Christian Bach du laboratoire «Systèmes de propulsion des véhicules» de l’Empa fournit des chiffres: «Le non-respect des valeurs limites conduit à des amendes élevées pour les constructeurs automobiles qui, seulement pour l’année en cours, sont estimées à 50 à 80 millions de francs.» Et cela avec une tendance à la hausse. L’industrie automobile a le choix: payer chaque année des amendes élevées ou investir dans les énergies renouvelables. Ce qui est le plus profitable pour l’environnement est bien clair. Ce qui est aussi clair, c’est que les constructeurs automobiles n’investiront dans les énergies renouvelables que s’ils peuvent obtenir que les réductions d’émissions de CO2réalisées soient prises en compte dans la réglementation sur les émissions des véhicules — question sur laquelle se penchent actuellement les politiciens et l’administration.
«Si la réduction des émissions de CO2nous tient à cœur, il faut sortir des sentiers battus», comme l’a exprimé Reiner Mangold d’AUDI AG. Pionnier dans le domaine des carburants synthétiques, AUDI a développé un concept global pour une mobilité exempte d’émissions de CO2, qui englobe différents types de carburants et de propulsion. Le premier mode de propulsion sur lequel mise cette marque est la propulsion au gaz. Elle a réalisé, en collaboration avec Etogas, une grande installation pilote en Allemagne du Nord. Des analyses du cycle de vie montrent que les véhicules à gaz roulant avec du méthane produit à partir d’électricité éolienne, présentent des émissions de CO2comparables à celles de voitures électriques. Des installations pilotes qui produisent des carburants similaires au diesel ou à l’essence font aussi partie de la stratégie d’AUDI.


 
 
Un fort potentiel – encore loin d’être épuisé 

Toutes les technologies de production de carburants synthétiques passent d’abord par l’hydrogène. Raison pour laquelle les véhicules à hydrogène rencontrent un intérêt croissant. En particulier pour les bus urbains, les véhicules communaux et les camions servant à la distribution fine, l’hydrogène pourrait devenir intéressant. Le potentiel d’accroissement de l’efficience, d’une part, et d’une diminution des coûts, d’autre part, que recèlent l’électrolyse, la méthanisation et les piles à combustible est loin d’être épuisé.
L’Institut Paul Scherrer (PSI) mène des recherches dans ce domaine. Dans des installations pilotes réalisées en coopération, des chercheurs du PSI et de l’Empa développent et étudient les technologies de l’avenir. Des estimations de l’Empa montrent que si l’on convertissait déjà seulement la moitié de l’électricité excédentaire en carburant, ceci permettrait de faire rouler plusieurs centaines de milliers de véhicules avec un bilan de CO2neutre. S’il était possible de prendre en compte ces réductions des émissions de CO2dans la réglementation sur les émissions des voitures, ce serait même réalisable sans subventions ni autres mesures d’encouragement.
 
Dialogue sur le thème des véhicules à gaz/biogaz 

Au cours des dix dernières années, les véhicules à gaz/biogaz ont opéré le passage de la modification des moteurs à essence vers des moteurs à combustion interne turbocompressés développés à cet effet. Du fait du pouvoir antidétonant élevé du méthane, ces moteurs présentent parfois des rendements plus élevés en fonctionnement au gaz plutôt qu’à l’essence. Leur rayon d’action atteint actuellement 400 à 500 km.
Ces véhicules sont souvent équipés d’un réservoir d’essence qui accroît leur rayon d’action, pour les grandes distances, par exemple. Les quelques 18 millions de véhicules à gaz et 22’000 stations de distribution de gaz qui existent par le monde montrent, en outre, qu’ils ne présentent pas de risques plus élevés que les véhicules diesel ou à essence, et cela bien qu’en dehors de l’Europe, ces véhicules utilisent encore souvent des technologies d’adaptation relativement anciennes et que les normes de sécurité des stations de distribution soient notablement moins élevées.
Lors d’un vaste dialogue, des représentant des associations professionnelles, des importateurs, des autorités et des instituts de recherche ont discuté à l’Empa du potentiel des véhicules à gaz/biogaz en relation avec la stratégie énergétique et la législation suisse sur le CO2. Les résultats de ces discussions sont résumés dans un rapport.
 
Source: Empa


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