Zrównoważony rozwój: badania nad czystą energią dla długoterminowego połączenia

Yves Martin, L'Argus de l'Automobile, 6.2.2003

Co odniesie sukces olej w sercu naszych samochodów? Jeśli kilka systemów jest w kolejce, żaden nie może wygrać, wyzwanie jest tak trudne do sprostania.

Problem z transportem

Stając się nieodzownym narzędziem, na transport ściga się jego wróg nr 1, zanieczyszczenie. Istotnie, stale rosnąca produkcja dwutlenku węgla (CO02), odpowiedzialnego za efekt cieplarniany, który powoduje globalne ocieplenie, stała się głównym problemem środowiskowym. Z tego powodu wiele krajów uprzemysłowionych - z wyjątkiem Stanów Zjednoczonych - podpisało w 1997 r. Porozumienie z Kioto, w którym zobowiązały się do ograniczenia produkcji CO02.

Po tej konwencji władze europejskie ustanowiły drakońskie standardy zapobiegania zanieczyszczeniom dla samochodów.

Jednak ograniczenie emisji zanieczyszczeń z samochodów nie jest celem samym w sobie. Ponadto, jak zauważa Pierre Zerlauth, koordynator techniczny podczas Michelin Challenge, „lokalne zanieczyszczenia (przyp. Red .: na poziomie samego samochodu) są lepiej kontrolowane”. Należy również wziąć pod uwagę zanieczyszczenie generowane przez łańcuch produkcyjny - od magazynowania po dystrybucję energii używanej w samochodzie. Nazywa się to ogólnym bilansem energetycznym, czyli zanieczyszczeniem „dobrze do koła”.

„Od studni do koła”

Przeprowadzono badania na różnych źródłach energii w celu określenia najkorzystniejszego z punktu widzenia redukcji emisji CO02.

Wśród nich są LPG (gaz płynny), NGV (gaz ziemny do pojazdów), energia elektryczna, wodór (używany jako paliwo lub w ogniwie paliwowym).

Jednak, jak podkreśla Philippe Pinchon, dyrektor centrum wyników energii silników IFP (Francuski Instytut Naftowy): „Kiedy mówimy o bilansie energetycznym, musimy wziąć pod uwagę cztery czynniki: efekt cieplarniany , efektywność energetyczna, koszt i dostępność energii. "

To się komplikuje! Weźmy jako przykład silnik elektryczny: najbardziej przyjazny dla środowiska. W zależności od przyjętej metody produkcji energii elektrycznej równowaga ekologiczna może być katastrofalna. Na przykład ten wyprodukowany w Niemczech, z elektrowni cieplnych zasilanych węglem, wykazuje ujemne saldo z produkcją CO02 na poziomie 460 gramów na kilowat na godzinę, co odpowiada mniej więcej średniej europejskiej. I odwrotnie, energia elektryczna wytwarzana przez francuskie elektrownie atomowe emituje tylko 100 g / kWh. Najbardziej katastrofalnym wynikiem jest Grecja, gdzie produkcja energii elektrycznej generuje około 900 g / kWh CO02.

Postępując zgodnie z tym rozumowaniem, zdajemy sobie sprawę, że użycie ogniwa paliwowego nie jest tak ekologiczne.

W rzeczywistości istnieją dwie metody produkcji wodoru, podstawowego paliwa dla ogniwa paliwowego: albo jest on wytwarzany na pokładzie pojazdu, za pośrednictwem reformera (urządzenia, które wydobywa wodór z węglowodorów), albo pochodzi z elektrowni, a następnie jest rozprowadzany jako paliwo konwencjonalne (w postaci gazowej lub płynnej). Jeśli pierwsze rozwiązanie ogranicza produkcję C02, to emituje wiele innych zanieczyszczeń szkodliwych dla środowiska ze względu na niepełną kontrolę reformowania. Dlatego lepiej jest produkować wodór w elektrowni, w której proces jest lepiej kontrolowany, ale w tym przypadku (niewypłacalny?) Pojawia się problem dystrybucji i magazynowania wodoru.

Odnosząc się do poniższej tabeli emisji C02, zauważamy, że stosowanie ciekłego wodoru nie jest interesujące.

W rzeczywistości energia potrzebna do skroplenia gazu jest znaczna i zwiększa produkcję CO50 w tym sektorze o 2%. W związku z tym zaletą jest zastosowanie sprężonego wodoru. Ponownie, w zależności od kraju i źródła wydobycia, opłaty wahają się od skrajnych do ekstremalnych. Więc,Najlepsze rezultaty uzyskuje się, gdy wodór jest wytwarzany z gazu ziemnego przy użyciu energii elektrycznej z francuskich elektrowni jądrowych. Wadą tego rozwiązania jest jednak wygórowana cena, od 24 do 29 EUR za gigaJoule (wobec 7 EUR / GJ za produkcję i dystrybucję benzyny bezołowiowej Super 95 i 98 oraz 6 EUR / GJ za olej napędowy. i 13 EUR / GJ dla LPG).

Dlatego rozwiązaniem jest połączenie kilku rozwiązań w celu uzyskania maksymalnych korzyści z tych sektorów.

Dlatego samochód, który zapewni najlepszy stosunek kosztów, zanieczyszczenia i wydajności, powinien być wyposażony w hybrydowy silnik wysokoprężny i silnik elektryczny z akumulatorem o dużej pojemności (zdolny do magazynowania dużej ilości energii) oraz wyposażony w akumulator. paliwo zasilane sprężonym wodorem. Jedyny samochód hybrydowy sprzedawany we Francji (uwaga redaktora: wciąż bardzo wysoka cena), Toyota Prius jest nadal bardzo daleka od tego wyrafinowania.

Tabela porównawcza technologii transportu (kliknij, aby powiększyć)

Diesel ; Diesel FT Fischer-Tropsch Diesel (syntetyczny olej napędowy); Eter dimetylowy DME (paliwo syntetyczne); Estry metylowe olejów roślinnych EMVH: benzyna; Eter etylowo-t-butylowy ETBE (otrzymywany w wyniku fermentacji cukru buraczanego lub kukurydzy i ropy naftowej); etanol EtTOH; gazu ziemnego ; LPG; Paliwo H2; H2 skompresowany; Ciekły H2; metanol MeOH; benzyna

Niepokojący wzrost C02

Przez sto lat efekt cieplarniany ustępował, powodując ogólny wzrost temperatury poprzez wzrost zawartości dwutlenku węgla (C02) w atmosferze. Tylko ten gaz jest odpowiedzialny za połowę tego zjawiska.

Stężenie CO02 jest obecnie o jedną czwartą wyższe niż w ostatnim stuleciu. Poziom zanieczyszczenia nigdy nie osiągnął w ciągu ostatnich 600 000 lat.

Ten dwutlenek węgla pochodzi głównie z wykorzystania paliw kopalnych (węgiel, olej opałowy, gaz ziemny) w różnych sektorach działalności: przemyśle, energetyce i transporcie. Stanowią one ponad jedną czwartą emisji CO02 w krajach uprzemysłowionych i odsetek ten stale rośnie. Wiele perspektyw przedstawionych przez Międzynarodową Agencję Energii (IEA) przewiduje gwałtowny wzrost całkowitej emisji CO02 w następnej dekadzie: od 31% do 42% ...

Od Rio do Kioto powolna ewolucja

W czerwcu 1992 r. W Rio de Janeiro 178 krajów i 50 międzynarodowych firm zobowiązało się do zrównoważonego rozwoju i podpisało porozumienie mające na celu stabilizację stężeń gazów cieplarnianych, łącznie ze wszystkimi źródłami produkcji (międzynarodowy plan działania zwana Agendą 21). Ta ramowa konwencja zalecała następnie krajom rozwiniętym obniżenie poziomu emisji do poziomu z 1990 roku.

Trzy lata później, w Berlinie, Stany Zjednoczone rozpoczęły nowy proces, który powinien doprowadzić do redukcji emisji CO02. Protokół został przyjęty w grudniu 1997 r. Pod koniec konferencji w Kioto. Tylko Stany Zjednoczone go nie podpisały.

Ze swojej strony Unia Europejska zobowiązuje się do zmniejszenia produkcji CO8 o 2% do 2010 r. Redukcja ta zostanie rozłożona zgodnie z poziomami emisji odnotowanymi w 1990 r. W różnych krajach członkowskich, ich zapotrzebowaniu na rozwój i demografia. Tak więc celem Niemiec jest zmniejszenie równości o 21%, Grecji - wzrost ograniczony do 25%, a Francji - równość.

Flota samochodowa odpowiada za około 12% całkowitej produkcji CO2 wytwarzanej przez człowieka na kontynencie i 2% na świecie. W 1995 roku nowy europejski samochód emitował 165 g / km, w porównaniu z 191 g / km dla Japończyka i 260 g / km dla Amerykanina.

W lipcu 1998 r. Stowarzyszenie Europejskich Producentów Samochodów (ACEA) złożyło zobowiązanie wobec Komisji Europejskiej. Obejmuje to dwojaki cel. Początkowo Stowarzyszenie zobowiązuje się do produkcji samochodów na rynek europejski, których emisja CO2 nie przekroczy 120 g / km w 2012 r. (Tj. Średnie zużycie 4,9 l na 100 km). Następnie zobowiązał się do przestrzegania poziomu pośredniego dla samochodów sprzedanych w 2008 r., Przy średnim poziomie emisji CO2 140 g / km lub średnim zużyciu 5.7 l na 100 km.

Dowiedz się więcej o ogniwach paliwowych

- Artykuł porównawczy Sciences et Avenir
- Badanie kogeneracji z ogniwem paliwowym