Véhicule propre - Définition

Transport terrestre avancé

Cette notion est souvent associée au concept de recherche & développement dans le transport durable. Elle inclue la démonstration, la fabrication et l’intégration de technologies innovatrices améliorant l'efficacité énergétique des véhicules, diminuant la congestion routière, la pollution et les émissions de gaz à effet de serre, en contribuant à améliorer la sécurité et la qualité de vie. Le transport terrestre avancé s’applique notamment aux :

• modes de transport (individuels et collectifs) de biens et personnes ; les modes collectifs ou partagés étant réputés énergétiquement et environnementalement les plus efficaces ;
• infrastructures optimisées (dont voies réservées au transport collectif, stationnements ou horaires incitatifs), infrastructures de recharge, ;
• équipements intelligent,
• gestion intégrée plus efficiente, intermodale et en temps réel des transports (Systèmes d’information, télégestion, assistance informatique, etc.), programme-employeur, covoiturage, systèmes de transport intelligent, écologisation des parcs de véhicules, voitures partagées ou en libre service, vélib, etc.).
• intégration plus en amont des alternatives et de l'intermodalité, dans l'aménagement du temps et du territoire (schémas régionaux de transport, SRADT, etc. en France)
• réglementations progressistes tenant compte de la sécurité des usagers, des exigences de la circulation, du partage de la voie publique et de l'environnement. (Définition et articulation du concept : Centre National du Transport Avancé et Forum MUTA).

Les carburants

Les agrocarburants

On appelle ainsi des carburants produits à partir de la biomasse. Le Brésil utilise le Bioéthanol (canne à sucre transformée en éthanol) comme carburant automobile. L'éthanol et les huiles végétales et le biodiesel sont utilisés dans les transports, le méthane (ou biogaz) issu de la fermentation des déchets est généralement destiné à la production d'électricité et pour chauffer des bâtiments. Son utilisation pour propulser un véhicule, comparable à celle du GNV (qui est le plus souvent un produit d'origine fossile, comme le gazole), reste encore très marginale.

L'utilisation des agrocarburants peut être intéressante du point de vue de la production de CO₂ et de l'effet de serre qu'il implique. Le carbone des agrocarburants provient de l'atmosphère et ne fait que retourner d'où il vient lors de sa combustion alors que les carburants fossiles libèrent dans l'atmosphère du carbone initialement stocké sous terre.

Le GPL

Le GPL (Gaz de pétrole liquéfié) utilisé dans les transports est un mélange de butane (C₄H₁₀) et de propane (C₃H₈). Il a été mis au point dès 1910 aux Etats-Unis par l'ingénieur H. Stukman de la Riverside Oil Company, à la base pour récupérer les gaz évaporés des bac à ciel ouvert contenant des essences minérales, produit de l'extraction du gaz naturel. Les premiers essais pour la carburation automobile débutent dès 1912 et se mettent en place de façon plus large dès la fin des années 20 aux Etats-Unis. La France est le premier pays européen à l'introduire en 1932 pour l'usage domestique mais attendra... 1979 pour l'autoriser en carburant, aujourd'hui dénommé GPL-c, le "c" étant bien entendu l'initiale de "carburant". Il réduit de 25% l'émission de CO₂ en comparaison avec un moteur essence classique, ne produit que très peu de NOx et aucune particule contrairement au moteur essence ou pire diesel (même équipé de filtre). Il reste pour l'instant le carburant fossile le plus "propre".

Les techniques automobiles de carburation au GPL ont largement évolué. Le GPL s'installe toujours sur un véhicule à essence et il est nécessaire de démarrer le véhicule sur cette source d'énergie. La bascule au gaz s'effectue après la montée en température du moteur fonctionnant à l'essence. Par ordre chronologique on distingue :

• La technique par aspiration qui consiste à aspirer le gaz depuis le réservoir et à l'amener dans un vapo détendeur réglé manuellement qui alimente les soupapes. Cette technique s'applique aux véhicules à carburateur ou à injection non catalysée. Son rendement est mauvais : surconsommation importante pouvant atteindre 30% par rapport à l'essence et perte de puissance significative.
• La technique d'injection en phase gazeuse "Full Group" amène le gaz en pression au plus près des soupapes, toujours via un vapodétendeur. L'électronique rentre en jeu puisqu'un calculateur dose la quantité de vapeur à injecter dans le collecteur. Elle peut équiper des véhicules à injection non catalysée.
• La technique de l'injection séquentielle en phase gazeuse est une amélioration sensible de la précédente : chaque injecteur est piloté séparément pour doser la quantité de gaz à injecter dans chaque cylindre, en se calquant sur la consommation d'essence. Elle a permis de réduire sensiblement les effets de surconsommation (de 15 à 20% de surconsommation) et de limiter largement la perte de puissance.
• L'injection liquide (dernière innovation de pointe pour le GPL) diffère radicalement des précédentes : le gaz est ici injecté directement sous forme liquide et sous très haute pression dans la pipe d'admission de l'essence, qui subit une modification destinée à l'adapter (notamment la température de combustion du GPL est supérieure à celle de l'essence). Cette forme d'admission du carburant GPL peut s'assimiler au principe du "Common Rail" des injections directes en technologie Diesel. Un calculateur dose la quantité de gaz liquide injecté en copiant fidèlement la cartographie du calculateur d'injection essence. Malgré son surcoût comparé à l'injection gazeuse, cette technique présente d'importants avantages : écologique (réduction encore supérieure des émissions de CO₂ et CO), aucune perte de puissance voire un léger gain, surconsommation réduite. De l'ordre de 12% en moyenne par rapport à l'essence, ce qui est une donnée physique inévitable étant donné le pouvoir énergétique moindre du GPL par masse volumique comparativement à l'essence.

Cette technique pourrait ne pas être favorisée en France, en raison d'incitations fiscales ne la favorisant pas.

Le GNV

Le GNV (Gaz naturel pour véhicule), est composé de 90 % de méthane (CH₄). Sa combustion ne produit ni oxyde de soufre, ni plomb, ni poussières, ni fumées noires et peu d'oxyde d'azote et de monoxyde de carbone. C'est aussi un produit des compagnies pétrolières, qui ne perdent rien à le substituer à l'essence ou au gazole. Le biogaz étant lui aussi du méthane pourrait parfaitement être utilisé à la place du GNV mais les filières de production font défaut pour l'utiliser dans les transports.

Caractéristiques du GNV dans les transports

Il est essentiellement utilisé pour les autobus (en France près de 1400 bus roulent au GNV en 2009) et dans une moindre mesure pour les bennes à ordures. L'usage du GNV est assez répandu avec plus 4 millions de véhicules dans le monde, en Argentine et en Italie notamment. Les moteurs au GNV présentent de bonnes performances environnementales, Les émissions de substances nocives sont particulièrement faibles à l'exception des émissions de composés organiques volatils qui sont supérieures à celles du diesel. Les émissions de CO₂ sont sensiblement inférieures mais en restent toutefois assez proches. Le GNV comme le GPL pourraient voir leurs performances s'améliorer considérablement avec un moteur spécifiquement conçu pour ces carburants.

Outre cette réduction directe des émissions polluantes, la distribution du GNV entraîne d'autres réductions. Alors que les stations classiques doivent être alimentées régulièrement par voie routière ce qui entraîne l'encombrement des villes et signifie donc encore plus de pollution, une station délivrant du gaz naturel est directement reliée au réseau de distribution de gaz de ville.

Toutefois, le méthane composant 90% du GNV est également un puissant gaz à effet de serre à vie courte considéré comme étant 63 fois plus nuisible sur 20 ans que le CO₂. Il faudrait donc, pour prendre la mesure de la contribution du GNV à l'augmentation de l'effet de serre, prendre en compte toute la filière, de l'extraction à la combustion et comptabiliser les pertes de gaz. Il est donc possible qu'en termes d'effet de serre et en l'état des techniques et de la filière, le GNV présente des performances inférieures au gazole.

Les réserves mondiales de GNV sont plus abondantes et moins concentrées que celles du pétrole ce qui assure un prix et un approvisionnement plus stable. Le prix du GNV est en outre inférieur à celui du gazole.

Avantages et inconvénients techniques

Les principales raisons pour choisir les bus au gaz sont :

• Moins polluants, les bus au GNV sont aussi plus silencieux que les autres bus (-5 à -8 décibels).
• Le GNV réduit également les vibrations des véhicules, améliorant ainsi le confort des passagers et des conducteurs.
• Le GNV est excellent pour la durée de vie du moteur qui présente un fonctionnement particulièrement souple qui réduit l'usure des véhicules.
• Le GNV démarre à toutes les températures sans surconsommation quand il tourne à froid.

Les bus avec une motorisation adaptée possèdent des réservoirs en toiture gonflés à 200 bars qui leur offrent une autonomie de 400 km.

• Le GNV est plus léger que l'air, en cas de fuite, la dispersion du gaz se fait sans difficultés sauf dans les milieux clos ou mal ventilés. Le GNV est difficile à enflammer (540 °C contre 235 °C pour le gazole). Le risque principal est dû aux hautes pressions (> 200 bar) du réservoir du véhicule et de la station d'emplissage contrairement au GPL qui est stocké entre 2 et 10 bar.

Les moteurs actuels au GNV utilisent le cycle de Beau de Rochas et non pas le cycle Diesel, ce qui leur est défavorable en termes de rendement, donc en termes d'émission de CO₂.