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IFPEN engagé dans la mobilité durable

octobre 2016

Acteur engagé de la transition énergétique, IFP Energies nouvelles (IFPEN) propose à l’industrie des technologies innovantes issues de ses recherches et soutient également l'effort d'innovation des PME et ETI.

 

Lettre "Les RV DE L'INNOVATION"
Octobre 2016

En route pour la mobilité durable

Réduire les émissions de gaz à effet de serre, améliorer la qualité de l’air, répondre à la demande d’énergie liée aux transports : tels sont les enjeux de la mobilité durable. IFPEN met son expertise au service de ce triple défi, au travers de son Institut Carnot IFPEN Transports Energie (IC IFPEN TE).
   
Si les politiques publiques jouent un rôle essentiel dans le développement de la mobilité durable, un important effort de R&I doit également être réalisé. Acteur de la mobilité du futur, IFPEN s’engage dans ce domaine à travers trois approches complémentaires.

 

Des moteurs thermiques à haut rendement et des carburants à bas carbone

Les moteurs à combustion interne resteront majoritaires dans les prochaines décennies. IFPEN en améliore l’efficacité énergétique et en réduit les émissions polluantes.

  • « En matière de motorisations essence, un gain de rendement de 20 % est envisageable grâce à la maîtrise des combustions anormales (cliquetis, etc.) ou diluées et à l’utilisation de technologies à haut rendement comme la suralimentation, l’injection directe ou encore la distribution et la cinématique variables », explique Bertrand Gatellier, responsable du programme motorisations thermiques chez IFPEN. Avec son partenaire Aramco, IFPEN envisage notamment d’utiliser des « booster » de l’indice d’octane du carburant, et notamment l’éthanol, de façon à pouvoir augmenter le taux de compression du moteur (et donc son rendement) sans générer de cliquetis.
      
  • Quant aux motorisations diesel, leur rendement pourrait être augmenté de 10 % tout en réduisant leurs émissions polluantes, en optimisant le système de combustion et en recourant à des technologies ciblées comme l’augmentation de la pression d’injection. IFPEN travaille ainsi avec Renault et le Groupe PSA sur une hypothèse à plus de 2500 bars permettant d’envisager à elle-seule un gain en consommation de l’ordre de 5 %.
      
  • Enfin, l’utilisation de carburants à bas carbone (gaz naturel, éthanol, hydrogène) est explorée dans le cadre de combustions multi-carburants. Elle requiert des technologies spécifiques pour garantir des performances énergétiques et environnementales optimales.

 

Des motorisations innovantes basées sur l’électrification

Solution privilégiée pour réduire les émissions de CO2, les véhicules électrifiés pourraient représenter en 2030 près de 8 % du marché mondial pour les véhicules électriques et 10 à 12 % pour les véhicules hybrides rechargeables[1].

  • IFPEN travaille sur la conception de machines électriques à haut rendement, notamment pour les véhicules hybrides légers qui constituent le principal facteur de croissance du marché. « Nous développons avec la PME italienne Mavel une nouvelle gamme de moteurs électriques synchro-réluctants destinés à la mobilité urbaine et aux véhicules de type mild hybrid[2], précise Wissam Dib, chef de projet à IFPEN. Ils présentent le double avantage d’un prix abordable et d’un haut rendement par rapport aux moteurs du marché. »
            
  • Des solutions de récupération de l’énergie thermique perdue sont par ailleurs conçues en partenariat avec la start-up Enogia. Pour l’instant dédiées à des applications industrielles stationnaires (groupes électrogènes utilisant des moteurs à pistons ou des turbines, chaudières, installations solaires thermiques, etc.), elles pourraient à terme être adaptées pour une utilisation dans le domaine des transports.
        
  • En raison de l’architecture complexe des véhicules électriques et hybrides, la gestion de l’énergie à bord (production, stockage, consommation) doit aussi être optimisée. La synthèse des travaux réalisés en 2015 dans le cadre du projet ADEME Hydivu permet d’envisager un gain de consommation de 10 % et une réduction des émissions de NOx en sortie d’échappement de 34 % sur un véhicule utilitaire hybride diesel.

  

Une mobilité intelligente et adaptée aux usages

Enfin, parce que l’efficacité énergétique d’un véhicule dépend aussi de son usage en conditions réelles, IFPEN développe une offre de services web dédiés à l’analyse énergétique, à l’éco-conduite et à la sécurité, commercialisée sous le nom de DriveQuant.

Parmi les outils proposés, l’application d’éco-conduite GECO permet de réaliser des économies de carburant de 10 à 15 % et est déjà utilisée par plus de 22 000 conducteurs. Une nouvelle application, baptisée GECO Air, sera quant à elle disponible à l’automne 2016 pour aider les conducteurs à réduire leurs émissions de polluants.

                                          >> www.drivequant.com

[1] Estimation réalisée dans le cadre du projet SCelecTRA (Scenarios for the electrification of transport), projet collaboratif du programme ERANET-Electromobility+, coordonné par IFPEN.
   
[2] Niveau d’hybridation supérieur au stop&start et inférieur au full hybrid, dans lequel la machine électrique peut assister le moteur thermique et récupérer de l'énergie au freinage.

 

INNOVATION

Véhicule électrique : IFPEN mise sur le moteur synchro-réluctant.

MAVEL-Moteur synchro-réluctant

Développé en partenariat avec la PME italienne Mavel, spécialisée dans les motorisations électriques à forte puissance massique, le moteur synchro-réluctant vise à optimiser le compromis coût/rendement.

   >> En savoir plus
 

 

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Gaëtan Monnier
 
 
INTERVIEW

Marché du diesel, carburants à bas carbone, essor du véhicule électrique (VE), etc.
       
L’analyse prospective de Gaëtan Monnier, directeur du centre de résultats Transports d’IFPEN.

  

  • Quel avenir pour le diesel ?

Du fait de leur rendement global supérieur à celui des moteurs à essence, les moteurs diesel équipent la quasi-totalité des poids lourds au niveau mondial. Ils ne représentent toutefois que 20 % des véhicules particuliers au niveau mondial et 50 % en Europe. Leur point faible vient de la complexité de leur dépollution dans le cadre de normes de plus en plus exigeantes. Même si les solutions technologiques existent, elles sont chères et complexes à mettre en œuvre, particulièrement pour de petits véhicules. En revanche, ces motorisations gardent tout leur intérêt pour les véhicules des segments supérieurs afin de limiter leurs émissions de CO2, et pour les utilitaires et véhicules dédiés au transport de marchandises afin de maitriser le coût d’exploitation.

 

  • L’électrification va-t-elle se développer plus largement ?

C’est une évolution incontournable pour aller vers le véhicule abordable à moins de 2 litres aux 100 km tout en maîtrisant les rejets de polluants. Les véhicules hybrides sont d’ores et déjà une réalité sur nos routes et l’offre des constructeurs s’étoffe rapidement désormais. Les ventes de véhicules purement électriques sont en hausse mais l’accélération de leur diffusion dépend toutefois du caractère incitatif des politiques publiques, comme le montre l’exemple de la Norvège où la politique d’aide à l’achat a permis de doubler les ventes de VE ou encore celui de la Chine. Par ailleurs, l’autonomie des véhicules électriques avec le développement des technologies de batteries et la mise en place des infrastructures de recharge nécessaires restent des enjeux clés pour donner une impulsion et une visibilité à ce marché.

 

  • Qu’en est-il du gaz ?

Le gaz naturel présente les avantages d’être peu polluant (absence de particules et émissions résiduelles quasi exclusivement de méthane), de permettre un bon rendement moteur grâce à son indice d’octane élevé et d’être compétitif en terme de prix. Son utilisation se concentre toutefois sur les secteurs industriels et maritime et reste globalement  marginale dans les transports routiers, sauf dans certains pays ayant développé les infrastructures de recharge et possédant parfois également la ressource comme l’Iran. Pour envisager une diffusion à large échelle, il faut un coût d’utilisation plus attractif que celui des carburants pétroliers actuels et des investissements dans les infrastructures nécessaires à sa distribution. L’utilisation du gaz naturel liquéfié (GNL) est ainsi étudiée pour le transport routier de marchandises dans le cadre de corridors autoroutiers dédiés qui seraient équipés de stations de recharge.

 

  • Quel est le potentiel de l’hydrogène en tant que carburant ?

Nous pensons que cette solution dans la pile à combustible (PAC) est encore lointaine avec des volumes significatifs mondiaux post 2030-2035. Dans le cadre de la transition énergétique, nous pouvons cependant imaginer l’introduire différemment : non pas en tant que carburant unique mais en tant qu’additif pour améliorer l’efficacité de la combustion des mélanges très dilués et celle des systèmes de post-traitement. Ainsi, alors que la catalyse sélective des NOx requiert, pour être efficace, des températures minimales des gaz d’échappement de l’ordre de 150 °C avec l’ammoniac issu de l’Adblue (la solution d’urée utilisée), l’hydrogène permettrait d’être efficace à moins de 100 °C, c'est-à-dire dans les conditions d’utilisation urbaine à faible vitesse des moteurs diesel.

 

  • On parle beaucoup des véhicules connectés. Quels en sont les avantages ?

Un véhicule est connecté lorsqu’il intègre des systèmes de connectivité sans fil lui permettant de collecter et de transmettre des informations qu’il pourra ensuite exploiter. La connectivité peut se faire vers les autres véhicules, l’infrastructure ou tout simplement vers le cloud où le véhicule remonte des données d’usage pour toute une gamme de services (assurance à l’usage, localisation du véhicule, etc.). Les intérêts d’un véhicule connecté sont multiples : depuis l’amélioration de la sécurité, en passant par l’amélioration de l’usage en permettant d’éviter par exemple les embouteillages jusqu’à l’optimisation des trajets pour réduire la consommation de carburant et les rejets de CO2. Le taux de connectivité des véhicules vendus est en progression constante, et à moyen terme tous les véhicules seront connectés.

  

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Le GNV fait ses preuves

Pour étudier le potentiel du gaz naturel véhicule (GNV), IFPEN a développé un concept de combustion innovant baptisé CIGAL, reposant sur l’injection simultanée de deux carburants, dont l’un est gazeux.
Les essais réalisés en 2015 sur un Renault Kangoo ont démontré un niveau de consommation réduit, des émissions de particules divisées par 10 par rapport à un moteur essence et une diminution de 14 % des émissions de CO2.
Les travaux se poursuivent pour maximiser le potentiel de ce concept prometteur.

Une application qui ne manque pas d’air

Disponible d’ici fin 2016,
GECO Air est une application smartphone gratuite développée par IFPEN pour sensibiliser les conducteurs aux émissions polluantes liées à l’usage de leur véhicule (trajet et style de conduite) et les aider à réduire l’impact environnemental de leurs déplacements.
Elle complètera l’action initiée en 2014 dans le domaine des services connectés avec l’application d’éco-conduite GECO, qui compte plus de 22 000 utilisateurs.

Chiffres clés

+ 53 %
  
c’est la progression des ventes mondiales de véhicules électrifiés en 2014

 

20 %
  
d’augmentation du rendement des moteurs à essence : c’est l’objectif visé par IFPEN.