pierre beuzit président d’alphea hydrogène...
TRANSCRIPT
Pierre BEUZITPrésident d’ALPHEA HydrogènePrésident d’Ineva CNRT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
L’automobile est dépendante à 98% du pétrole (15% de la consommation de pétrole)
CITA Sousse 27 avril 2007Pierre BEUZIT
L’automobile est dépendante à 98% du pétrole
Le pétrole est devenu une énergie chère
Pierre BEUZIT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
Effets sur l’Economie: baril < $70 négligeable> $100 majeur
Les alternatives deviennent compétitives ~ $80 et $100 le baril
le prix du pétrole devrait rester durablemententre $70 et $100
Pierre BEUZIT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
L’automobile est dépendante à 98% du pétrole
Le pétrole est devenu une énergie chère
Les besoins énergétiques augmentent
Pierre BEUZIT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
Based on current trends global energy demand will rise by 52 % Based on current trends global energy demand will rise by 52 % by 2030by 2030
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1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030
Mto
e
Oil
Natural gas
Coal
Nuclear power
Other renewables
Hydropower
Evolution de la demande
Pierre BEUZIT
L’automobile est dépendante à 98% du pétrole
Le pétrole est devenu une énergie chère
Les besoins énergétiques augmentent
Les réserves sont importantes
Pierre BEUZIT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
Availability of oil resources as a function of economic price
Source: IEA (2005)
750 Bt
Réserves de pétrole et coûts
Pierre BEUZIT
L’automobile est dépendante à 98% du pétrole
Le pétrole est devenu une énergie chère
Les besoins énergétiques augmentent
Les réserves sont importantes
Les carburants fossiles contribuent à l’augmentation de l’effet de serre
Pierre BEUZIT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
monde France
2003: émissions totales 54 Mrd teqCO2 554 MteqCO2
émissions de CO2 25 Mrd t 389 Mt dont transports 23% 35% (soit 11% émissions de GES)
La planète n’absorbe que la moitiédes émissions la concentration CO2
Les émissions anthropiques de gaz à effet de serre
Pierre BEUZIT
Evolution des émissions de carbone
2000 2010 2020 2030 2040
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Gig
a-to
nne
2050
OECD
non - OECD
YearSource :WBCSD
Pierre BEUZIT
L’automobile est dépendante à 98% du pétrole
Le pétrole est devenu une énergie chère
Les besoins énergétiques augmentent
Les réserves sont importantes
Les carburants fossiles contribuent à l’augmentation de l’effet de serre
Les pays industrialisés sont de plus en plus dépendants des importations d’énergie
Pierre BEUZIT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
Dépendance énergétique
De 2003 à 2030
Europe : 52% to 70%USA: 35% to 50%Chine: 30% to 80%
La sécurité d’approvisionnement devient un souci majeur
Pierre BEUZIT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
L’automobile est dépendante à 98% du pétrole
Le pétrole est devenu une énergie chère
Les besoins énergétiques augmentent
Les réserves sont importantes
Les carburants fossiles contribuent à l’augmentation de l’effet de serre
Les pays industrialisés sont de plus en plus dépendants des importations d’énergie
L’accroissement de la demande énergétique nécessite des investissements considérables
Pierre BEUZIT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
Les investissements (AIE)
De 2003 à 2030
$16 000 milliards:électricité: 10 000pétrole: 3100gaz naturel: 3100
½ pour les pays émergents (14% Chine)
Les investissements vont commander la politique énergétique
Pierre BEUZIT
Pourquoi remplacer le pétrole dans l’automobile?
Élimination des polluants:2005: Euro IV2010: Euro V2013?: « fuel neutral »
Réduction des émissions de gaz à effet de serre:2008: 140g/km (CE)2012: 120g/km (CE)2050: diviser par 4 les émissions de CO²
(France)
Introduction de carburants alternatifs:2010: 5.75% (CE) (France = 2008)2010: 7% (France)2020: 20% (CE)
Utilisation d’énergies renouvelables (développement durable)
Les enjeux pour l’industrie automobile
Pierre BEUZIT
Réduction de la demande: changer les données de la mobilité
Evolution du parc: 2005 800 M véhicules2030 1300 M véhicules
Problème de la circulation en milieu urbain et péri urbain
Gestion du trafic (systèmes de communication)
Inter modalité (pb des infrastructures)
Véhicules spécifiquement urbainspetits véhicules électriquesvéhicules bi-modes
Réduction de la demande: les évolutions du véhicule
Réduction des frottements
Amélioration de l’aérodynamique (sans contrainte design)aérodynamique active
Réduction de la masseassociée à: réduction des investissements
réduction des coûtsmatériaux légers et résistants (nano matériaux)nouvelles technologies
nouveau concept de véhicule
Les évolutions du moteur
« Down sizing » gains attendus: de 5 à 15%exemple: 3l essence 1.8l + turbo -21% consommation
« camless » pilotage des soupapes en temps et levée:gain possible ~ 5 à 10%
Cylindrée variable
« Stop and start » gain en ville ~ 15%; gain moyen ~ 5% (moteur essence)
Pierre BEUZIT
Les biocarburants
1ère génération
Éthanol (betterave, céréales, maïs, canne à sucre, sorgho…)Rendements: blé: 1,2 tep/ha
maïs: 1,8 tep/habetterave: 3,8 tep/ha
Investissements: 300 / 500 M$ / MtepCoûts Europe: 16-28 €/GJ
Biodiesel (huile végétale: soja, palme, colza, tournesol…)Rendements ~ 1 tep/haInvestissements ~ 150 M$ / MtepCoûts Europe: 11-18 €/GJ
Réduction des émissions de CO²: 30 à 50%France: surface utilisable = 2,2 Mha 2,6 Mtep consommation globale = 50 Mtep
Pierre BEUZIT
Les biocarburants
2ème génération
Carburants de synthèse (BTL)Gazéification de la biomasse (H² + CO) + Fischer-TropschTout hydrocarbureRendement énergétique < 60%Investissement > 2 G$ / MtepCoûts ~ 10 / 20€/GJIntégration en raffinerie? (Total + Neste oil)
Ethanol ligno-cellulosiqueHydrolyse enzymatique + fermentationInvestissement ~ 500 M$ / Mtep
production envisageable ~ 2015gain CO² > 85%potentiel évalué pour l’Europe: 27 à 48%exploitable dans le monde entier
Pierre BEUZIT
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Energy MJ/100km
GH
G g
CO
2eq/
km
WtWDiesel 2002
Diesel 2010
Diesel 2010 hyb
Syn Diesel 2002Syn Diesel 2010
Syn Diesel 2010 hyb
NG
FAME 2002
FAME 2010
FAME 2010 hyb
Oilseeds
Syn Diesel 2010
Syn Diesel 2010 hybWood
Possible answers of automotive industryBilan énergie / émissions de CO²
Pierre BEUZIT
La voiture électrique
3 voies: batteries« hybrides thermique / électrique »pile à combustible
Batteries (2015 / 2020)
Performances: 300 Wh/kg (120 Wh/kg)5 kW/kg (2 kW/kg)5000 heures (?)200 €/kWh
Véhicules dédiés
« Business model ? »
Pierre BEUZIT
3 niveaux:
récupération de l’énergie de freinageGain ~ 5% difficulté: batterie de stockage
aide au démarrage et à l’accélérationGain cumulé ~ 15% difficulté: batterie de stockage et
transmissionfonctionnement en tout électrique
Gain dépend de la capacité batterie(potentiel 30%) / système complexe
1 – le système complet n’est pas économiquement viable aujourd’hui en Europe (coût ~ 200€ / tCO2évitée)
2 – des recherches sont à faire dans le domaine des batteries, de l’intégration de l’électronique et de l’adaptation du moteur thermique
Le véhicule hybride
Pierre BEUZIT
e-
e-O2-
O2
H2
Anode Cathode
Electrolyte
Chaleur
H2 O
H+
2 H2 4 H+ + 4 e-
Anode : oxydation
2 O2- 4 e- + O2
Cathode : réduction
2 H2 + O2 2 H2O + électricité. + Chaleur
Bilan
La pile: le fonctionnement
Pierre BEUZIT
Pierre BEUZIT
Le stack
Hydrogène direct
Production hydrogène:
reformage des énergies fossiles (gaz naturel)Coût : 6$/kg objectif: 1,5$/kg
biomasse (biocarburants de 2ième génération)Gazéification + purification
électrolyse de l’eauRendements: 75%
thermochimie de l’eau
voie biologique (laboratoire)
Production centralisée ou décentralisée
L’hydrogène et la pile à combustible
Pierre BEUZIT
Production d’hydrogène
Gaz Naturel
Pétrole Charbon Biomasse
EauAlcools, Huiles
Gazéification
Reformage (SR, POx, ATR) Dissociation thermique
H2
Nucléaire
électrolyseVoie biologique
déchets
L’hydrogène et la pile à combustible
Pierre BEUZIT
Le stockage à bord
Gazeux: 700 bars 25litres/kg (rappel: 1kg H²= 100 km)énergie de compression = 18% du PCI
liquide: -253°C 14litres/kgénergie de liquéfaction = 35% du PCI
solide: adsorption dans un solide à P < 30 barsdésorption à t < 100°Cratio masse H²/solide: objectif > 7%, actuel: < 2%
Rendement objectif du système pile: 60%
Solution long terme: +2020
L’hydrogène et la pile à combustible
Pierre BEUZIT
Rendements et miniaturisation
Le stack:membrane « haute température » (aujourd’hui 110°C)réduction de la quantité de catalyseur /10 (nano catalyse)plaques bipolaires métalliques (distribution homogène des gaz)
La chaine électrique:onduleursconvertisseursmachines tournantesbatteries
L’hydrogène et la pile à combustible
Rendement objectif = 60%Coût du système = objectif x 2
Pierre BEUZIT
Reformeur embarqué
L’alternative au stockage d’hydrogène
Production d’hydrogène à bord du véhicule
Reformage multi carburant (tout carburant distribué)
Pas d’infrastructure / Investissements limités
Rendement ~ 80%
coût de l’hydrogène produit = 3,5$/kgcoût du système = objectifx2rendement global objectif = 45%
L’hydrogène et la pile à combustible
Pierre BEUZIT
Reformeur Renault-Nuvera: 70kW / 80l
L’hydrogène et la pile à combustible
Pierre BEUZIT
Distribution de l’hydrogène
Pierre BEUZIT
L’hydrogène et la pile à combustible
Pierre BEUZIT
Comparaison PEMFC-H2 Vs. ICE-essence
GM SEQUEL
Masse: 2170 kg
0-100 km/h: 9 s
Consommation: 1,6 kg H2/100 km
Soit : ~6 L eq. Essence/100 km
BMW X5 3.0i (3.0d)
Masse: 2070 kg (2170 kg)
0-100 km/h: 8,8 s (8,8s)
Consommation: 12,9 L/100 km (9,4)
Pierre BEUZIT
10 000
100 000
Marché
des piles à
combustible
~ 150 -
200
Bus
~ 50automobiles
400 –
1 500résidentiel
Telecoms10 000 -
20 000
1 000 -
5 000outils
1000
€/kW
Mobiles
10W 100W 1kW 10kW 100kW
10 000 -
80 000
100
1000kW
~ 500 -
1000
stationnaire
puissance
Les prix de l’énergie
Pierre BEUZIT
La road map énergie transports routiers
Biocarburants (biodiesel – bioéthanol) 2007
Carburants issus de la biomasse (BTL) 2010 / 2015
Carburants de synthèse + combustion homogène 2015 -
Hybride essence économique 2008 / 2012
Hybride diesel 2010 / 2012
Pile à combustible avec reformeur 2015 -
Pile à combustible à hydrogène 2020 -
Pierre BEUZIT
Pierre BEUZITChevrolet Volt
Pierre BEUZITFord Airstream
Pierre BEUZIT Honda Puyo
Pierre BEUZITHyundai i-blue
Pierre BEUZITSAIC Roewe 2
Merci de votre attention