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Énergie, pollution de l’air et développement durable

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Claude Ronneau

Chapitre 4. La voiture automobile

Texte intégral

  • 1 Source : Eurostat : « Panorama of Transport », Publication Office of the EU (2002).

1La voiture automobile est un des symboles triomphants de l’époque contemporaine. Elle est gagne-pain ou moyen de déplacement vers le lieu de travail ; elle est liberté, évasion, indicateur de niveau social, elle procure ce sentiment de puissance qu’une simple pression sur l’accélérateur débite à la demande. Par contraste, elle constitue également un souci majeur pour les responsables de la santé publique qui voient en elle l’empoisonneuse sournoise des atmosphères urbaines. Sans contrôle, le pot d’échappement de la voiture automobile (celle dont le moteur fonctionne avec des bougies) émet beaucoup trop de monoxyde de carbone (CO) mais aussi beaucoup trop d’oxyde d’azote (NOx) et d’imbrûlés qui, sous l’activation des rayons solaires, développent le « smog » photochimique, principale cause, actuellement, de la dégradation de la qualité de l’atmosphère dans les grandes villes. Le pot catalytique a heureusement amélioré la situation, tout au moins pour ce qui concerne la voiture dite « à essence ». Des solutions se mettent en place pour le moteur Diesel. Il n’empêche, le smog photochimique envahit régulièrement les villes, en été surtout. Il a remplacé le smog acide qui, jusque dans les années cinquante, faisait la triste réputation des hivers londoniens. Par ailleurs si, dans l’Europe des 15, les émissions de CO2 d’origine industrielle et domestique sont en régression, celles de la voiture automobile, en revanche, augmentent inlassablement au rythme de l’accroissement du nombre de véhicules. Il y a peu, le moteur à bougies était aussi responsable d’une dispersion à l’échelle planétaire, d’un métal toxique, le plomb qu’on retrouve jusque dans les glaces du pôle parce que l’atmosphère est tellement mobile qu’elle transporte les émanations de la voiture dans les régions les plus reculées du globe. Le plomb est à présent pratiquement absent de la majorité des essences et, déjà, ses teneurs diminuent dans les précipitations polaires.1

1. Quelques chiffres relatifs à la voiture automobile

  • 2 Source : Eurostat ; Environment Statistics Pocketbook : Data 1980-1999, 2001 Ed.

2L’extraordinaire succès de la voiture automobile personnelle se manifeste par le fait que, dans l’Europe des 15, entre 1970 et 2000, la longueur des voies carrossables a été multipliée par 3,25 pendant que les voies ferrées se réduisaient d’environ 15 %46. Durant le même laps de temps, le nombre de voitures personnelles passait de 62 à 173 millions. Sur un total de 4.811 milliards de passagers-km (pkm) parcourus en Europe en 1998, la grande majorité en a été assurée par la voiture individuelle2.

Tableau IV.1. Répartition globale des moyens de transport (Europe des 15, en 1998)

Tableau IV.1. Répartition globale des moyens de transport (Europe des 15, en 1998)

3Cette préférence marquée pour la route se reflète aussi dans le transport de fret et, bien évidemment, dans les chiffres relatifs à la consommation d’énergie. En 2000, dans l’Europe des 15 toujours, environ 307 MTEP ont été consacrés aux transports. De cette quantité, 252 ont été consommées sur les routes. Mais, on le verra, à consommation équivalente de combustible et sans contrôle, le moteur automobile pollue plus que les installations dédiées à la production d’énergie thermique. On comprendra ainsi que les autorités civiles tentent de circonscrire le problème en incitant les motoristes et les pétroliers à réagir vigoureusement. On parle à présent de la mise au point de « LEV » (Low Emission Vehicles), de « ULEV » (Ultra Low Emission Vehicles), voire même de « ZEV » (Zero Emission Vehicles). On annonce que l’hydrogène alimentera la voiture électrique « propre » que l’on nous promet pour bientôt. Il conviendra d’apprécier la pertinence des solutions proposées et, surtout, cet entêtement absurde qui consiste à admettre l’accès de la voiture personnelle au centre des villes.

4Un autre bilan ne peut être passé sous silence : c’est le tribut en victimes de la route que la société doit apporter à ce progrès technologique. Au début des années 70, près de 75.000 personnes mourraient chaque année des suites d’un accident de la route dans l’Europe des 15. En 2000, en dépit d’un accroissement extraordinaire du nombre de voitures, ce nombre était heureusement descendu à 40.000 ! Il est curieux de constater combien grande est la confiance accordée à un moyen de transport aussi meurtrier. Si, en 1970, on comptait sur les routes 40 décès par milliards de passagers-km (109 pkm), on en était à 10 en 2000. Dans le même temps, le transport par rail pouvait se prévaloir de 10 décès par 109 pkm en 1970 contre 3 en l’an 2000 … et encore, ces décès ne concernent-ils que fort peu les passagers eux-mêmes, puisqu’ils sont surtout la conséquence d’accidents se déroulant à des passages à niveau ou durant des travaux d’entretien. La voiture personnelle doit présenter beaucoup d’attraits !

2. Le moteur à allumage commandé (moteur à bougies)

2.1. Fonctionnement

5L’essence qui alimente la voiture est un combustible propre et coûteux : elle a subi, en raffinerie, une épuration poussée. Mais sa combustion dans le moteur se déroule dans des conditions particulièrement désavantageuses. Pour qu’un combustible brûle bien, il faut éviter que la flamme se refroidisse précocement : il faut laisser le temps aux réactions chimiques de se dérouler jusqu’à leur terme normal. Dans une chaudière de chauffage, un espace suffisant est laissé à la flamme pour parachever la transformation du combustible en produits finals (CO2 et H2O). En revanche, dans les cylindres du moteur automobile, une fraction de l’essence injectée en mélange avec l’air entre en contact avec les parois froides de la chambre de combustion : ces parois doivent être maintenues à basse température afin d’éviter la dégradation thermique du lubrifiant sans lequel le moteur « gripperait » rapidement. Au contact des parois froides, l’essence brûle mal.

6Pour comprendre l’ensemble des problèmes créés par le moteur automobile ainsi que les solutions qui y sont ou seront apportées, il faut présenter et commenter le mode de fonctionnement qui prévalait avec le moteur traditionnel dans lequel le mélange d’air et d’essence est produit par un carburateur ; les moteurs actuellement mis sur le marché fonctionnent sous injection directe. Le schéma ci-dessous rappelle les quatre temps du cycle de son fonctionnement : (1) l’admission au cours de laquelle la descente du piston dans le cylindre aspire le mélange d’air et de vapeur d’essence préparé par le carburateur, (2) la remontée du piston dans le cylindre comprime les gaz jusqu’à une pression de 8 à 10 bars, pression nécessaire pour accroître le rendement thermodynamique du moteur et qui a pour conséquence d’élever la température du mélange carburant, (3) l’ignition du mélange par la bougie électrique développe un front de flamme qui se propage dans le cylindre : la température des gaz est portée à environ 1600 degrés et leur pression monte à 30-40 bars. Le piston est puissamment refoulé : c’est la phase motrice du cycle. (4) Le piston remontant dans le cylindre chasse les gaz brûlés vers les tubulures d’échappement. Deux phases critiques apparaissent au cours de ce cycle : elles sont repérées en caractères gras dans le schéma.

7Le mélange carburant doit être rallumé à chaque cycle du piston dans le cylindre. L’allumage est une opération relativement délicate, garantie par des bougies de qualité. Un moteur qui tourne à 3 000 tours par minute doit, dans chacun de ses cylindres, enflammer le carburant vingt-cinq fois par seconde. Il n’est donc pas question que l’étincelle faillisse car le moindre raté d’allumage évacue un mélange d’air et de carburant qui va se dégrader dans les tubulures chaudes du pot d’échappement ce qui est peu avantageux pour la qualité de l’air. Ces mauvaises conditions d’allumage imposent au carburateur d’alimenter les cylindres par un mélange relativement riche en essence, dans lequel la flamme s’allumera et se propagera sans trop de difficultés. C’est un mode de travail tout différent de celui qui prévaut dans les chaudières où la flamme brûle en permanence. Dans ce cas-là, on peut se permettre de travailler avec un net excès d’air et assurer ainsi une combustion bien plus complète. Le moteur à essence traditionnel pollue donc parce qu’il est alimenté avec trop d’essence dans une chambre de combustion trop exiguë.

Moteur à allumage commandé

8Le moteur pollue également parce qu’il émet trop d’oxyde d’azote (NO). Cet oxyde, rappelons-le, se forme à haute température et si les pistons du moteur compriment le mélange carburant à 8 ou 10 bars, ils préchauffent le gaz à 400°C avant même que la bougie l’enflamme. Au sein de la flamme, la température des gaz en est ainsi portée à des pointes de l’ordre de 1 600°C qui activent intensément la formation du NO. Il faut souligner aussi que la vitesse de la voiture est un facteur favorable à l’émission de NO car un rythme élevé de travail des pistons accroît les pointes de température dans les cylindres. Une voiture de puissance moyenne émet environ trois à quatre fois plus de NO sur grand-route qu’en trafic urbain. Le chapitre V montrera qu’il s’agit là d’un facteur susceptible d’amplifier la production d’ozone.

9En ville, par contraste, les conditions de circulation imposent au carburateur de fournir le mélange détonant riche en essence pour compenser la mauvaise évacuation des gaz brûlés. Il remplit le même rôle durant les décélérations où une réaspiration partielle des gaz d’échappement risque également d’étouffer la flamme. Enfin, l’accroissement de puissance requis par les accélérations enrichit une fois de plus le mélange carburant. A ces facteurs de simple carburation, il faut ajouter les démarrages à froid qui, évidemment, sont défavorables à une bonne combustion des hydrocarbures, outre le fait que la viscosité excessive du lubrifiant accroît la dépense en énergie. Le travail du moteur à des rapports de vitesse inférieurs est une autre cause de surconsommation en fonctionnement urbain ; c’est une réalité dont il serait souhaitable de tenir compte lors de l’aménagement des villes. Et, en fin de compte, le rendement thermodynamique moyen de la voiture automobile n’est actuellement que de l’ordre de 12 à 13 %, ce qui est bien faible !

10Le schéma ci-dessous montre l’évolution des émissions polluantes en fonction de la richesse du mélange détonant admis dans les cylindres du moteur à bougie : sur grand-route, la richesse du mélange est d’environ 0,9 tandis que, en circulation urbaine, elle est portée à des valeurs supérieures à un. En dessous de 0,8, le moteur connaît des ratés d’allumage.

2.2. L’indice d’octane de l’essence

11Le moteur à allumage commandé (moteur à bougies ou moteur Otto, par opposition au moteur Diesel) exige certaines qualités d’essence que le raffineur assure grâce à des opérations bien spécifiques.

  • La volatilité détermine la capacité de l’essence à s’évaporer, en mélange avec l’air, dans le carburateur, pour former le mélange détonant. Une volatilité suffisante garantit un démarrage à froid du moteur et son fonctionnement par temps froid ; mais il faut aussi éviter un excès de volatilité afin de limiter l’évaporation par temps chaud. On ne peut donc faire entrer dans la composition de l’essence que des molécules adéquates (hydrocarbures contenant de 5 à 10 atomes de carbone),
  • L’indice d’octane (IO) mesure la capacité d’une essence de résister à l’auto-inflammation précoce durant la phase de compression du mélange détonant. Avant d’être enflammé par la bougie, le mélange carburant est comprimé par la remontée rapide du piston dans le cylindre du moteur. Cet échauffement entraîne le risque d’une déflagration prématurée et violente de l’essence, avant que le piston n’atteigne le sommet du cylindre. L’auto-inflammation spontanée se traduit par un « cognement » (« knocking ») dommageable pour le moteur et pour son bon rendement.
  • 3 Le taux de compression (TC) est défini par le rapport entre le volume du cylindre lorsque le pisto (...)

12Ce risque est d’autant plus grand que le taux de compression3 du moteur est élevé ce qui assure un meilleur rendement thermodynamique. Un moteur à rendement élevé transforme mieux l’énergie potentielle chimique de l’essence en énergie mécanique ; en d’autres mots, il permet de parcourir plus de kilomètres avec la même quantité d’essence. L’indice d’octane d’une essence est donc une mesure de sa capacité de produire plus de travail dans un moteur adéquat et donc de réaliser des économies d’énergie. Des dérivés alkylés du plomb, Pb(C2H5)4 p.ex., permettent d’accroître l’IO de l’essence et sont à l’origine d’une nette amélioration du rendement des moteurs. En effet, le plomb ajouté en petites quantités (une fraction de gramme par litre) dans l’essence fait rapidement gagner quelques points d’IO. C’est donc une manière économique d’obtenir une essence de qualité qui va de pair avec une économie d’énergie appréciable dans la consommation du moteur. C’est ce que montre le tableau ci-dessous.

Tableau IV.2. Indice d’octane (IO) requis par le taux de compression du moteur : bilan de l’amélioration de la consommation

Tableau IV.2. Indice d’octane (IO) requis par le taux de compression du moteur : bilan de l’amélioration de la consommation

13Rouler avec une automobile alimentée à l’essence « super » c’est donc réaliser une économie moyenne de 10 % d’essence par comparaison avec une voiture prévue pour l’essence « normale ». Actuellement, l’IO d’une essence sans plomb, non traitée, est de l’ordre de 89-91 : elle ne convient pas au parc automobile.

14Récemment encore, on misait surtout sur l’addition de plomb tétra-éthyle pour améliorer les qualités anti-détonantes de l’essence. Mais cette addition a comme conséquence néfaste la libération dans l’atmosphère d’un métal potentiellement toxique. En fait, le plomb considéré comme polluant de l’air pose un problème similaire à tout autre contaminant : l’acceptation ou le refus de sa présence dans l’environnement relève d’une analyse coût-bénéfice dans laquelle sont mis en balance les avantages de son emploi comme anti-détonant et les désavantages qu’il présente en tant que toxique. Il faudrait ajouter à cela le gaspillage de matière première qui consiste à disperser le plomb en fumée dans l’environnement. Et pourtant, la décision de supprimer le plomb des essences a été prise non pas tellement à cause de sa toxicité propre, mais face à la nécessité d’épurer sur catalyseur les gaz d’échappement de la voiture automobile, responsables du développement de ce qu’on a appelé le « smog photochimique ». Nous aurons l’occasion d’évoquer ce phénomène dans le chapitre consacré aux effets de la pollution de l’air.

2.3. Bilans de la pollution par le moteur à bougies

15Devant l’impossibilité où se trouvaient les constructeurs de voitures d’améliorer, dans des délais raisonnables et de manière significative, la qualité de la combustion dans le moteur, les Américains et, à leur suite, les Européens décidèrent d’adopter la solution susceptible d’apporter rapidement le meilleur résultat, à savoir, le pot catalytique. Il faut bien se rendre compte que cette solution a été prise sous la pression de l’urgence et faute de pouvoir appliquer des mesures de restriction dans l’emploi de la voiture automobile, ce qui eût été le moyen le plus direct, le plus rapide et le plus économique, bien qu’impopulaire, de réduire la pollution.

16Quoi qu’il en soit, la politique européenne en matière d’épuration étant fixée, il a bien fallu adopter la solution du pot catalytique, en priorité pour les voitures les plus puissantes. Solution d’ailleurs toute transitoire puisque les motoristes du monde entier travaillent d’arrache-pied à la mise au point d’engins améliorés, très peu polluants.

  • 4 Eurostat : “Environment Statistics Pocket Book 2001” Office for Official Publications of the EC, L (...)

Tableau IV.3. Responsabilité des transports dans les émissions polluantes (EU-15)4

Tableau IV.3. Responsabilité des transports dans les émissions polluantes (EU-15)4

2.4. Le pot catalytique

17C’est une option qui n'exige pas trop de modifications du moteur tel que nous le connaissons depuis bien longtemps et, de ce point de vue, le pot catalytique est une bonne solution de facilité qui, et c’est primordial, épure de manière très satisfaisante les gaz d'échappement … à la condition qu’il soit utilisé à la température optimale. Les gaz d’échappement polluent parce que le moteur automobile est condamné à brûler très mal l'essence qui l’alimente. Mais il pollue aussi parce qu'il produit de l'oxyde d'azote qui, lui, est le résultat d’une oxydation trop poussée de l'azote de l'air à des températures de l’ordre de 1 700 degrés. Il y a donc, dans le problème de l’épuration des gaz d’échappement, cette contradictoire obligation de parachever la combustion (l'oxydation) des imbrûlés tout en réduisant (« en désoxydant ») l'oxyde d’azote (NO) à l’état d’azote moléculaire.

18Si on admet dans le moteur automobile un mélange exactement dosé (stœchiométrique) d’essence et d'air, on ne devrait retrouver dans l'échappement que de l’azote, du dioxyde de carbone (CO2) et de l'eau (H2O) qui sont l'aboutissement normal d’une bonne combustion, ainsi qu’un peu d'oxyde d'azote (NO), résultat de l'oxydation de l'azote contenu dans l'air. Mais, comme le moteur brûle mal l'essence, on retrouve dans l'échappement des imbrûlés et l'oxygène qui n'a pas assuré leur oxydation complète.

19Le pot catalytique « à trois voies » va donc mettre à profit la présence simultanée de ces composants pour assurer leur destruction (destruction des imbrûlés, de CO et de NO) :

L’oxygène → détruit les imbrûlés → qui détruisent NO

20L’équilibrage de cette opération demande que le moteur travaille en permanence avec un mélange stœchiométrique d'air et d'essence, ce qui n'est pas le cas dans le moteur classique qui fonctionne dans d'assez larges limites de richesse. S'il accepte trop d’essence (mélange riche) il y a trop d’imbrûlés et plus assez d'oxygène pour en venir à bout. Si, au contraire, on admet trop d’air (mélange pauvre) il y a trop peu d’imbrûlés pour réduire l’oxyde d’azote. Cette nécessité absolue de travailler en permanence à richesse unitaire induit une surconsommation d’essence par comparaison avec un moteur travaillant à régime optimal (richesse 0,9) sur grand route.

21Le catalyseur sur lequel sont traités les gaz d’échappement est constitué de platine (Pt) et de rhodium (Rh). L’action d’un catalyseur est d’abaisser la température à laquelle se réalisent normalement les réactions d’oxydation des imbrûlés et la réaction de réduction de l’oxyde d’azote. Dans le cas du pot catalytique, la température de travail est ramenée à 250°C au lieu des 700-800°C qui seraient requis sans le catalyseur. Mais il n’en reste pas moins qu’une température minimale s’impose pour l’épuration des gaz d’échappement : c’est ainsi que le catalyseur ne devient efficace qu’après 2 à 3 km de trajet après le démarrage d’un moteur froid. Des séquences de trajets trop courts nuisent évidemment au rendement de l’épuration. Des études statistiques montrent que, en Europe, les trajets urbains se caractérisent en moyenne par :

une longueur de 4,4 km

une durée de 9,0 minutes

à une vitesse de 29 km/h

22C’est ainsi que 30 à 40 % des démarrages et 20 % du kilométrage s’effectuent avec le moteur froid. En d’autres termes, en ville où la voiture est potentiellement le plus polluante, le catalyseur n’est, en moyenne, efficace que durant 20 % du temps d’utilisation de la voiture !

23Un autre inconvénient du pot catalytique est qu’il se désactive rapidement en présence de divers contaminants, en particulier le plomb, si celui-ci est présent dans l’essence. Un seul plein réalisé avec une essence plombée réduit de trois-quarts l’activité d’un pot catalytique. Produire de l’essence sans plomb coûte plus cher et, si son indice d’octane (IO) n’est pas suffisant, on doit se contenter d’un moteur moins performant qui consomme plus d’essence. Quoi qu’il en soit, en 1998, l’essence sans plomb couvrait déjà le marché européen à raison de 78 % pour pratiquement 100 % en 2004.

2.5. L’essence sans plomb

24Certains composants naturels de l’essence résistent très bien à l’auto-inflammation. On remarque que, en général, l’IO d’une essence augmente avec sa teneur en hydrocarbures ramifiés et en aromatiques. De même les hydrocarbures oxygénés (alcools, éthers, ...) présentent eux aussi un IO élevé. Une des tâches du raffineur sera donc d’accroître les teneurs en l’un ou plusieurs de ces composés de manière à compenser la suppression du plomb. A ce stade, on pourrait penser que la situation est favorable et qu’il suffit d’ajouter, par exemple, quelques pour cent de dérivés oxygénés pour compenser la réduction du plomb. Prenons l’exemple d’une essence qui contenait 0,15 g de Pb/L. Le plomb y avait apporté 3 unités d’IO et l’avait porté à une valeur proche de 95. Si on veut en faire de la "super" à IO = 98 il faut gagner trois unités. L’opération exige, avec des oxygénés purs, d’ajouter, en % volumique :

Méthanol 20 %

Alcool tertiobutylique 60 %

Méthyl-tertiobutyl éther 20 %

25ce qui, bien entendu, altère sensiblement la volatilité de l’essence. Manifestement les choses sont moins faciles qu’avec le plomb qui ne demanderait, lui, qu’une addition de 0,25 g/L pour atteindre le même résultat. Ajoutons à cela que les opérations de raffinerie destinées à accroître l’IO des essences sont coûteuses en investissements et en énergie. Produire l’essence sans plomb consomme donc plus d’énergie avant même qu’elle ne soit mise sur le marché. Manifestement, il est souhaitable de mettre au point des techniques de motorisation plus évoluées qui parviennent à réduire très sensiblement la consommation en énergie tout en polluant moins !

3. Le moteur diesel

3.1. Généralités

26Face à toutes les contraintes présentées par le moteur à essence ordinaire, se présente bien entendu la solution du moteur Diesel qui connaît actuellement un regain de succès, mérité par l’amélioration de ses performances, de sa propreté et de son confort. Au contraire du moteur à essence, le moteur Diesel n’admet que de l’air dans la première phase de son cycle. Cet air subit alors une puissante compression lors de la remontée du piston, ce qui porte sa température à des valeurs de l’ordre de 600°C. Au moment où va démarrer la phase motrice, un injecteur pulvérise l’essence (du fioul léger) dans le cylindre où elle s’enflamme spontanément.

27Alors que, dans le cas du moteur à allumage commandé, on doit éviter à tout prix un allumage spontané, précoce du carburant prémélangé à l’air, dans le cas du moteur Diesel, au contraire, c’est la température élevée atteinte par l’air dans la phase de compression qui provoque l’auto-ignition de l’essence au moment voulu c’est-à-dire, précisément, lors de son injection dans le cylindre. Cette particularité du fonctionnement du Diesel entraîne plusieurs avantages notables :

  • il n’est plus besoin d’adjoindre à l’essence des additifs retardateurs d’inflammation comme des dérivés du plomb mais, au contraire, des additifs qui vont la favoriser : ces substances ne posent pas les problèmes de toxicité comparables à ceux du plomb,
  • l’élimination du risque d’auto-inflammation précoce du carburant, permet d’atteindre des taux de compression très élevés avec, en corollaire, une amélioration sensible du rendement du moteur,
  • puisque l’essence est injectée dans de l’air porté à très haute température, il n’y a plus de problème d’allumage et de propagation de la flamme, ce qui permet de travailler avec un mélange air-combustible globalement pauvre (excès d’air par rapport à la stœchiométrie) et donc de réduire nettement les émissions d’imbrûlés (hydrocarbures, CO),

28Le moteur Diesel n’a malheureusement pas que des qualités : en effet, étant donné les pointes de température atteintes par la flamme, il émet des quantités importantes d’oxyde d’azote. La pulvérisation de l’essence sur les parois froides des cylindres provoque la formation d’imbrûlés. D’autre part, durant la phase d’évaporation des gouttelettes, des suies se forment au sein de la zone riche située entre la surface de la gouttelette et le front de flamme. Enfin, les gaz d’échappement sont relativement malodorants. Dans un autre domaine, les contraintes mécaniques imposées par les taux de compression élevés entraînent un poids accru du moteur.

29On le voit donc, le choix d’un type de moteur résulte, une fois encore, d’un compromis, d’une analyse coût-bénéfice qui met en balance les avantages et les inconvénients de l’option. Au crédit du moteur Diesel, il faut surtout porter l’économie de carburant que permet son très bon rendement. Par contre, la pollution qu’il engendre (NO, suies) ne peut être aussi facilement combattue que dans le cas du moteur à allumage commandé. Plus précisément, pour ce qui concerne le NO, rappelons que le pot catalytique à trois voies n’est compatible qu’avec un moteur travaillant à richesse unitaire, ce qui n’est évidemment pas le cas du Diesel. Voyons donc quelles solutions se dessinent au sujet de ce moteur.

3.2. L’épuration des gaz d’échappement du Diesel

30Pour ce qui concerne la réduction des suies, deux approches complémentaires se dessinent. Il y a une solution dite « primaire » qui consiste à attaquer le problème à la source, c’est-à-dire à l’étape de pulvérisation-évaporation de l’essence. Diminuer la dimension des gouttelettes revient à accélérer l’étape d’évaporation et à réduire d’autant cette situation transitoire où les hydrocarbures ne sont pas encore mélangés à l’air chaud et se trouvent ainsi à haute température et à richesse élevée, situation propice à la dégradation thermique. Dans ce but, l’injection de carburant tend actuellement à s’effectuer sous de très hautes pressions (jusque 2 000 bars), au départ d’un système commun de compression et de distribution de l’essence (« common rail » : rampe commune). Des vannes commandées électroniquement permettent de régler la durée d’injection et de dissocier l’injection en plusieurs étapes étalées durant la phase de compression de l’air. En contrepartie, la diminution du volume des gouttelettes pulvérisées entraîne une réduction de la dimension des particules de suie qui se révèlent ainsi plus difficiles à filtrer.

31Une solution dite « secondaire » consiste à assurer la filtration des fumées : elle se réalise sur une céramique réfractaire poreuse qui doit être régénérée régulièrement. Etant donné que le moteur Diesel fonctionne en mélange pauvre, l’échappement contient un excès d’oxygène que l’on va mettre à profit pour oxyder les suies lorsque la perte de charge à travers le filtre devient trop importante. Il est difficile de brûler les suies : le décolmatage du filtre doit s’effectuer à une température de l’ordre de 550°C, alors que les gaz à l’échappement n’atteignent que 200°C. Il faut donc, pendant les quelques secondes que dure l’oxydation du dépôt, augmenter la température des gaz en admettant un léger excès de carburant dans le moteur. Cette opération transitoire ne pénalise pas significativement la consommation d’essence. La température d’oxydation des suies peut d’ailleurs être abaissée à environ 450°C si on injecte, avec l’excès d’essence, un additif appelé « cérine » (CeO2) qui favorise l’oxydation du carbone.

32Pour ce qui concerne la destruction de l’oxyde d’azote, la situation est plus complexe : en effet, la réduction directe, telle qu’elle est pratiquée par le pot catalytique à trois voies, est ici impossible étant donné le fonctionnement du moteur en mélange pauvre qui confère aux gaz des propriétés oxydantes (excès d’oxygène – très peu d’imbrûlés). Dans ce cas, la destruction de NO relève presque de la gageure. La solution préconisée va dans le sens de la séquence adoptée pour les suies, à savoir, le stockage du polluant pendant une assez longue période de fonctionnement normal, à mélange pauvre ; période suivie d’une destruction du NO, par réduction, en une phase transitoire durant laquelle un mélange riche est admis dans le pot catalytique. Les schémas repris ci-dessous, représentent ces deux étapes.

331re étape : fonctionnement du moteur en mélange pauvre oxydation de NO en NO2 sur du platine et stockage de cet oxyde sous forme de nitrate par réaction avec un oxyde métallique (MO) :

342e étape : fonctionnement du moteur en mélange riche (excès de CO) : réduction du nitrate et relargage du NO qui va subir la réduction en azote moléculaire par les imbrûlés (CO) sur le rhodium.

35Un système d’épuration par catalyse exige des essences particulièrement bien épurées en soufre : en effet, s’il est présent dans l’essence, le soufre est oxydé en SO2 dans la flamme et, au contact du catalyseur, il se transforme en SO3 qui se fixe vigoureusement sur l’oxyde métallique (MO) sous forme de sulfate (MSO4).

4. Les moteurs thermiques de demain5

  • 5 Cette partie du texte est largement inspirée d’un excellent travail produit par Benoît Lacasse de (...)

36Les véhicules automobiles n’ont cessé d’évoluer depuis les années soixante-dix. La prise de conscience environnementale des constructeurs et la pression exercée par le législateur ont débouché sur l’amélioration des techniques existantes. Le moteur classique à allumage commandé muni d’un carburateur a été amélioré par l’injection directe réglée par ordinateur, combinaison beaucoup plus performante. Les véhicules fonctionnant au moteur Diesel ont progressé dans la réduction de leurs émissions et dans leur rendement énergétique. Entre 1968 et 2003, l’automobile conventionnelle a connu une réduction des émissions de CO, NOx et HC, de l’ordre de 90 à 95 % (MacLean et al., 2003) tout en réduisant sa consommation d’essence de près de 38 %. Les restrictions légales et les normes émergentes ont également forcé les constructeurs à explorer d’autres filières technologiques : de nouveaux couples moteurs-carburants ont été étudiés. Des carburants tels que le gaz naturel comprimé, le méthanol, l’éthanol, ont été testés sur des moteurs à combustion interne ; des véhicules hybrides électriques-thermiques contrôlés par ordinateur ont été mis sur le marché. Il est très difficile d’apprécier la validité de chaque solution. En effet, avant de pouvoir en proposer une analyse complète et objective, il convient d’étudier l’ensemble d’une filière. Evaluer les émissions de gaz à effet de serre (GES) et de polluants ainsi que la consommation énergétique d’un véhicule exige que l’on s’attarde au cycle de vie entier du véhicule et de son carburant. Le cycle de vie d’un carburant commence au puits d’extraction et se termine au réservoir du véhicule (« Well To Tank » -WTT). Cette étape est affectée par les rendements énergétiques et environnementaux des procédés d’extraction, de synthèse, de purification, de stockage et de transport du carburant.

4.1. Le moteur à injection indirecte (SIPI : Spark Ignition Port Injection)

37Depuis la fin des années quatre-vingts, la carburation conventionnelle a été remplacée par l’injection d’essence directement dans la veine d’air à l’admission : une telle option était imposée par le convertisseur catalytique à trois voies qui exige un régime stœchiométrique permanent. Un injecteur vaporise l’essence sous une forte pression à l’embouchure de la valve d’admission de chaque cylindre ce qui permet un meilleur contrôle de la combustion. Chaque cylindre est alimenté par un injecteur indépendant qui règle le débit et la pression selon le besoin : la richesse du mélange et l’homogénéité de la flamme peuvent ainsi être ajustées en continu. Une sonde de richesse placée dans les gaz d’échappement mesure la teneur en oxygène des gaz et pilote l’injection. Globalement, dans ce moteur, l’essence conventionnelle aurait un rendement WTT (du puits au réservoir) qui varie, suivant les études, de 80 à 87 pour cent (MacLean et Lave, 2003). Des tests effectués sur des véhicules de 1996 estiment la consommation moyenne des véhicules du parc des pays de l’OCDE à 7,2 litres aux 100 kilomètres (Decroocq, 2001).

4.2. Le moteur à injection directe

38Le moteur à injection directe SIDI (Spark Ignition Direct Injection) constitue le développement le plus récent du moteur à bougies. L’air est tout d’abord aspiré dans la chambre de combustion par la descente du piston ; le carburant est ensuite injecté directement dans l’air comprimé du cylindre en fin de remontée du piston. Puisqu’il n’y a pas de prémélange avec l’air comme dans le cas de l’injection indirecte, la richesse du mélange peut être mieux dosée par l’ordinateur de bord, en fonction de la sollicitation imposée au moteur. En outre, l’injection directe, associée à un profilage particulier du piston, permet de créer une zone de mélange riche à proximité de la bougie, ce qui favorise l’allumage, tandis que la combustion se propage au reste de la charge de carburant en mélange globalement pauvre. Il s’agit là, en fait, d’un moteur à charge stratifiée. On remarquera, dans le schéma ci dessous (où ne sont pas représentées les soupapes), la forme du piston qui provoque un tourbillon dans le cylindre de telle sorte que l’essence injectée en fin de phase de compression est amenée à proximité de la bougie en mélange riche. En revanche, le mélange globalement pauvre dans l’ensemble du cylindre garantit un meilleur rendement énergétique et donc une meilleure économie d’essence assortie d’une réduction des émissions d’imbrûlés et de particules.

Le moteur à injection directe

4.3. Les rendements et émissions du moteur à injection directe

  • 6 Dans le cas présent, le principe de la recirculation des gaz brûlés (EGR -Exhaust Gaz Recirculatio (...)

39Ce type de moteur présente une amélioration du rendement énergétique de l’ordre de dix à quinze pour cent par comparaison avec le moteur à injection indirecte. Lorsque l’injection directe est jumelée au principe de la charge stratifiée et à un système de recirculation des gaz brûlés6, les économies sont encore plus importantes (35 pour cent pour un moteur SIDI testé en ville uniquement). Toutefois, étant donné que le convertisseur catalytique à trois voies n’est efficace qu’à la stœchiométrie, le moteur SIDI qui fonctionne en mélange pauvre (c’est sa principale qualité !) se trouve confronté au problème de l’épuration des gaz d’échappement, en particulier pour ce qui concerne les émissions de NO. Des convertisseurs catalytiques capables de capter ce polluant sont en cours d’études, sur base du principe élaboré pour le moteur Diesel (mélange très pauvre). Toutefois ces convertisseurs ne pourront être implantés que lorsque le marché proposera une essence parfaitement désulfurée. En effet, rappelons-le, les oxydes de soufre (SOx) se fixent sur les sites de stockage des systèmes catalytiques.

40Les installations de raffinerie propres à la désulfuration nécessiteront des investissements importants. En outre, la consommation d’énergie nécessaire à la désulfuration entraînera une augmentation des émissions globales de CO2. Le cycle de l’essence adéquatement désulfurée émet environ 26 g de CO2 par MJ d’essence produite et amenée au réservoir (WTT), contre 15 g pour une essence non désulfurée (MacLean et Lave, 2003). Le moteur à injection directe n’est pas encore largement commercialisé : il est donc actuellement difficile d’estimer les émissions de GES que vont entraîner ces opérations supplémentaires. En 1996, Mitsubishi Motors a testé un véhicule personnel SIDI alimenté par une essence désulfurée. Cette voiture utilisait un système de recirculation des gaz brûlés et un catalyseur à NOx. Des réductions de plus de 30 pour cent de CO2 et de 97 pour cent de NOx ont été observées. Les moteurs à combustion interne offrent un potentiel d’amélioration de 50 % du rendement énergétique et environnemental. La voiture à essence SIDI de l’an 2010 présentera déjà une amélioration de rendement énergétique de six pour cent sur le prototype actuel ainsi que de fortes diminutions de ses émissions atmosphériques. Il faut impérativement tenir compte de ce potentiel favorable du moteur thermique avant d’aborder la perspective de la voiture électrique … qui ne présente pas que des avantages, loin s’en faut !

5. La voiture électrique

41Beaucoup de choses s’écrivent au sujet de la voiture électrique et, en particulier, sur sa capacité à ne pas polluer l’air. Voyons les nuances qu’il convient d’apporter à de telles affirmations.

5.1. La voiture électrique à accumulateurs

  • 7 Voir, par exemple : L. Scharwtz, « L’électricité prend la route », Sciences et Avenir, N°547, Sept (...)
  • 8 La première automobile à avoir atteint la vitesse de 100 km/heure fut « La Jamais Contente » une v (...)

42Dans les années 90 encore, on annonçait régulièrement que tel ou tel constructeur d’automobiles avait mis au point la voiture électrique qui devait assainir les atmosphères urbaines des gaz d’échappement de l’automobile à essence7. En bref, on redécouvrait ainsi régulièrement la solution « propre », irréprochable dans le domaine du respect de l’environnement. Le stockage de l’énergie électrique y est assuré par des batteries et, jusqu’aux années 80, on envisageait encore l’usage de batteries au plomb. En préconisant ce véhicule, on oubliait généralement de se poser la question de savoir pourquoi ce mode de propulsion apparemment idéal, inventé à la fin du 19e siècle8, avait dû attendre tant d’années pour connaître la consécration de ses qualités. En l’occurrence, on négligeait trop facilement l’analyse critique de cette solution et, en particulier, on passait pudiquement sous silence les performances (au sens large) du véhicule ainsi que le bilan énergétique global (WTW : « well to wheel »). Des bilans relatifs au moteur seul sont évidemment extrêmement favorables, de l’ordre de 95 %. Il en va tout autrement si on intègre, dans l’analyse, les rendements de toute la chaîne des transformations d’énergie qui vont de la centrale électrique pour aboutir aux roues du véhicule, soit :

43Energie primaire à la centrale → Energie électrique → Distribution → Charge des batteries → Décharge des batteries → Moteur → Roues

44Une locomotive électrique puise son énergie dans des caténaires qui lui apportent, là où elle se trouve, une énergie vive qu’elle transforme immédiatement en énergie mécanique avec un rendement excellent de l’ordre de 95 %. L’électricité, à la centrale, a été produite avec un rendement de l’ordre de 30 à 40 %. Au total, donc, l’énergie primaire dépensée à la centrale aura été bien utilisée par la locomotive et convertie en un maximum d’énergie mécanique. La situation est bien moins favorable pour la voiture électrique qui, en tant qu’automobile, doit emporter sa réserve d’énergie. Il se fait qu’on n’est pas encore parvenu à créer un « réservoir » d’énergie électrique pleinement satisfaisant. La manière la moins mauvaise, parce que la moins chère, qui ait prévalu jusqu’il y a peu est d’accumuler l’énergie électrique sous forme de potentiel chimique dans des batteries dont les moins coûteuses sont constituées d’électrodes en plomb. Et là, il faut réviser les bilans, pour deux raisons principales : (1) transformer l’énergie électrique du réseau en énergie chimique, durant la charge de la batterie, et effectuer l’opération inverse durant la décharge, induisent, au sein des batteries, des transformations chimiques poussives qui exigeraient de plus longs délais pour atteindre de meilleurs rendements, ce que nous n’avons pas le loisir de leur accorder. En pratique, pour des vitesses de rechargement de quelques heures, les rendements de la batterie au plomb sont de l’ordre de 70 %. (2) Le « réservoir » d’énergie électrique le moins cher à ce jour reste cette batterie au plomb, d’un poids excessif, que la voiture électrique doit emporter tout au long de ses déplacements. Il faut savoir que le pouvoir d’accumulation de telles batteries est bien faible, de l’ordre de 0,032 kWh/kg, valeur qu’il faut confronter aux 13.000 kWh par kg d’un réservoir d’essence. En référence à un moteur à essence d’une puissance moyenne de 40 kW, on se rend facilement compte que le poids de batteries au plomb à embarquer pour une autonomie, disons, de 100 km est de l’ordre de 600 kg, ce qui est déjà prohibitif. Or, tout poids emporté par le véhicule est dépense supplémentaire d’énergie et si on souhaite bénéficier d’une autonomie de l’ordre de 500 km, ce que permet aisément le réservoir d’essence, la voiture électrique devrait se charger de 2 tonnes de batteries au plomb, auquel cas elle devrait consommer la majorité de son énergie à transporter ce « réservoir d’électricité ». C’est totalement irréaliste !

45La voiture électrique est donc condamnée à la lourdeur et au gaspillage si on exige d’elle trop d’indépendance vis-à-vis des systèmes de distribution d’énergie. Il existe bien entendu des batteries à densité d’accumulation plus favorable : par exemple la batterie au nickel-cadmium qui peut accumuler 0,058 kWh/kg ou l’accumulateur au nickel (hydrure) avec 0,080 kWh/kg. Ce n’est toujours pas suffisant et elles coûtent évidemment beaucoup plus cher ! Il existe des accumulateurs encore plus performants mais ils doivent fonctionner à des températures élevées, ce que ne permet pas l’utilisation intermittente de la voiture personnelle. Et ce n’est pas tout car il a fallu produire cette électricité et là, bien sûr, il faut rester attentif aux facteurs d’émission du parc des centrales électriques. Le tableau IV.4. ci dessous dresse le bilan du rendement énergétique de la voiture électrique sur base de différents scénarios de production d’électricité : le rendement final (WTW) de la voiture dépend, bien entendu, directement du rendement de la production électrique des centrales et du rendement de distribution du courant.

Tableau IV.4. Rendement global (« well to wheel » en %) de la propulsion électrique de l’automobile à batteries, dans différents pays selon le mode de production électrique. La base commune de calcul est : rendement de distribution : 93 % ­rendement du véhicule électrique : 63 %. (1) MacLean et Lave (2003)

Tableau IV.4. Rendement global (« well to wheel » en %) de la propulsion électrique de l’automobile à batteries, dans différents pays selon le mode de production électrique. La base commune de calcul est : rendement de distribution : 93 % ­rendement du véhicule électrique : 63 %. (1) MacLean et Lave (2003)

46En se basant sur des hypothèses conservatrices et en utilisant le rendement moyen mondial, hydroélectricité et énergie nucléaire exclues, on arrive quand même à un rendement supérieur à celui des moteurs conventionnels à injection indirecte (voir tableau IV.5). Pour les pays possédant un parc important de sources d’énergie renouvelable (en particulier l’hydro-électricité) et d’énergie nucléaire, le rendement de la filière est évidemment encore plus élevé.

Tableau IV.5. Comparaison entre les rendements énergétiques globaux du véhicule électrique à batterie et du véhicule à moteur thermique (SIPI)

Tableau IV.5. Comparaison entre les rendements énergétiques globaux du véhicule électrique à batterie et du véhicule à moteur thermique (SIPI)

1) MacLean et Lave 2003 2) Johanson et Ahman 2002

47Au bénéfice de la voiture électrique il faut évidemment porter la garantie d’une salubrité parfaite de l’atmosphère sur les lieux de son utilisation et c’est évidemment là que réside son avantage absolu sur le moteur thermique. Cependant, l’électricité qu’elle consomme, il a bien fallu la produire et là, bien sûr, il faut rester attentif aux facteurs d’émission du parc des centrales électriques, en particulier pour ce qui concerne les GES. En définitive, les facteurs d’émissions de CO2 par la production d’électricité dans différents pays ainsi qu’une estimation des émissions en grammes de CO2 par kilomètre parcouru par un véhicule électrique fournissent une bonne appréciation de son impact environnemental. Les données du tableau IV.6 s’appliquent au véhicule EV-1 à batterie plomb-acide de General Motors (la moins chère) : elles permettent de calculer les rendements au kilomètre selon différents scénarios de production d’électricité. Le rendement énergétique de la EV-1 a été obtenu en divisant la charge de la batterie, qui se monte à 18,7 kWh, par l’autonomie réelle de 120 km (voir tableau 1.2), ce qui donne un rendement moyen de 0,157 kWh/km. A partir de là, et connaissant les facteurs d’émission (FE) du CO2 (g/kWh) de la production d’électricité dans différents pays, il est facile de déterminer les facteurs d’émission en gCO2/km pour une EV-1 qui serait utilisée dans ces pays.

Tableau IV.6. Facteur d’émission global du CO2 (FE) par le véhicule électrique EV-1 dans différents pays, compte tenu des facteurs d’émission qui y prévalent dans la production d’électricité (hypothèse : le véhicule consomme 0,157 kWh/km)

Tableau IV.6. Facteur d’émission global du CO2 (FE) par le véhicule électrique EV-1 dans différents pays, compte tenu des facteurs d’émission qui y prévalent dans la production d’électricité (hypothèse : le véhicule consomme 0,157 kWh/km)

1) Facteurs d’émission tirés du Rapport Ampère (2000)

2) Facteurs d’émissions calculés sur base de données d’Hydro-Québec.

48Ces émissions sont nettement inférieures à celles des voitures à moteur thermique conventionnel dont on espère amener progressivement les FE à 120 g/km en 2012. Du point de vue environnemental, le véhicule électrique est donc nettement avantagé par rapport aux véhicules à combustion interne. Il en va tout autrement pour ce qui concerne son coût ! Le National Research Council des États-Unis a avancé un prix d’introduction de la batterie électrique sur le marché de l’automobile : en l’an 2000, il était évalué à 150 US $ par kW (Johanson et Ahman, 2002 ; National Research Council, 1998). Les acquéreurs potentiels doivent donc accepter quelques désavantages s’ils portent leur choix sur le véhicule électrique qui, de toute manière, ne permettra sans doute jamais, quels que soient les progrès réalisée en matière d’accumulation de l’énergie électrique, de parcourir de grandes distances à grande vitesse. Il est dès lors fort douteux que ses performances médiocres lui suscitent plus qu’un succès de curiosité. A moins, bien sûr, que le législateur n’interdise l’emploi du moteur thermique en ville ce qui, à notre sens, est la seule garantie de succès de l’engin électrique.

5.2. La voiture à propulsion hybride

49Les moteurs hybrides sont composés (1) d’un moteur à combustion interne à haut rendement, (parce que fonctionnant à régime constant optimum), et (2) ce moteur thermique est couplé à un générateur qui alimente à son tour un moteur électrique (à la manière des automotrices Diesel utilisées dans le transport ferroviaire). Des véhicules ainsi motorisés sont considérés comme des ULEV (Ultra Low Emission Vehicles). La Prius de Toyota est la première voiture hybride électrique qui ait été mise sur le marché. Associé à une transmission à variation continue et géré électroniquement, ce système passe automatiquement du mode de propulsion thermique au mode de propulsion électrique suivant les exigences du trafic. En zone urbaine, la puissance du moteur à essence est répartie entre le générateur électrique et les roues du véhicule. Lorsque la voiture est à l’arrêt, le moteur à essence s’arrête et le moteur électrique prend la relève pour assurer le redémarrage. Par contre, sur grand-route, c’est le moteur à essence qui fournit la plus grande partie de l’énergie. Ce double régime est très avantageux en ville où le véhicule doit faire face à différents rythmes de fonctionnement pour lesquels l’un ou l’autre des moteurs offre des rendements optimaux. De plus, quand le véhicule se meut à vitesse réduite, l’énergie excédentaire engendrée par le moteur thermique est emmagasinée par l’accumulateur électrique. Le freinage provoque en général des pertes importantes d’énergie pour un système classique ; par contre, sur les véhicules hybrides, il est possible de récupérer une partie de l’énergie dissipée dans le freinage sous forme d’énergie électrique. Il en résulte une consommation d’énergie et de carburant moins élevée ainsi que des émissions réduites de polluants (Maggetto et Mierlo, 2001).

50Les véhicules hybrides se caractérisent en pratique par de meilleurs rendements que la voiture traditionnelle. Le principal désavantage se situe, une fois encore, dans le prix de vente qui résulte, bien sûr, de la complexité du système : le prix actuel de la Prius est supérieur de 3 500 dollars U.S. à celui de la Corolla qui lui est comparable en termes de dimensions et de performances. Dans le contexte économique et législatif actuel, les économies d’essences, les coûts sociaux et environnementaux liés aux émissions ne convaincront sans doute pas encore l’acquéreur potentiel. Quoi qu’il en soit, la voiture hybride apporte une amorce de solution à la pollution urbaine : il suffit, pour s’en convaincre d’examiner les facteurs d’émission repris dans le tableau IV.7. qui fournit les données relatives à la Prius, à la Perf Prius (avec des performances un peu supérieures en matière de conduite). Comparaison est faite avec la Corolla Le, l’équivalent de la Prius mais propulsée par un moteur thermique classique.

Schéma du moteur hybride de Prius

Tableau IV.7. Comparaison WTW des émissions (g/km)

Tableau IV.7. Comparaison WTW des émissions (g/km)

1) Lave et MacLean (2002) 2) Johanson et Ahman (2002)

6. La pile à hydrogène

  • 9 Un réducteur donne des électrons, tandis qu’un oxydant accepte des électrons.

51Une pile à combustible (PàC – en anglais « Fuel Cell » : FC), convertit directement l’énergie chimique potentielle d’un carburant en énergie électrique. Le principe de base est strictement équivalent à celui qui prévaut dans n’importe quelle pile ou batterie : il consiste à canaliser, par un circuit électrique extérieur, le transfert d’électrons qui se produit entre une substance réductrice et une substance oxydante9 qui alimentent la pile. Prenons l’exemple de la réaction de l’hydrogène avec l’oxygène, avec production d’eau à l’état de vapeur. Si cette réaction se déroule en combustion vive, elle dégagera son énergie chimique exclusivement sous forme de chaleur (forme dégradée d’énergie).

H2 + ½ O2 H2O(g) → én. thermique (243 kJ/mol)

52En revanche, dans une pile il y a récupération directe de l’énergie chimique sous forme de courant électrique, ce qui débouche sur un rendement énergétique excellent puisqu’on évite, justement, le transit par l’énergie thermique qui devrait ensuite alimenter une machine. Le schéma ci-dessous détaille les réactions et les transferts qui se déroulent dans un montage possible de la pile à hydrogène … solution communément adoptée dans les applications au moteur automobile.

53L’élément réducteur généralement employé est l’hydrogène. Toutefois d’autres carburants à base d’hydrocarbures sont candidats à la tâche. Nous nous limiterons à décrire la pile fonctionnant à l’hydrogène qui a le plus de chances de s’imposer. Par son principe, cette pile découverte par W. Groove en 1839 est un électrolyseur inversé.

6.1. Structure de la pile

54Le schéma ci-dessous présente son agencement avec les réactions d’oxydo-réduction qui transforment l’énergie chimique du couple H2/O2 en énergie électrique. Rien ne distingue la pile à hydrogène d’une pile classique, sinon que la pile à hydrogène est alimentée continuellement par des réactifs gazeux (H2 et O2 ici) et que le produit (l’eau) en est éliminé au fur est à mesure de sa formation. Cette pile ne « s’use » donc pas dans le sens envisagé pour une pile au zinc, par exemple (pile de Leclanché), ou dans un accumulateur au plomb, dans lesquels les réactifs sont présents sous forme de solides intégrés dans l’appareil. L’électrolyte est constitué d’une membrane échangeuse de protons : il s’agit d’un élément particulièrement critique dans le montage.

55Revenons sur les divers mécanismes qui se déroulent au sein de ce système électrochimique, en insistant sur ses problèmes spécifiques.

56Les électrodes (anode et cathode) sont le siège des réactions d’oxydation (de H2) et de réduction (de O2) : elles doivent, en conséquence être perméables aux gaz qui les alimentent (H2, O2) et à l’eau qui s’en échappe (à l’état de vapeur). Ces électrodes doivent pouvoir conduire vers la cathode les électrons débités par l’oxydation de H2 et les transmettre au système moteur, via le circuit externe. Enfin, elles doivent être capables d’activer les réactions d’oxydation et de réduction à une température proche de l’ambiance. Les deux premières exigences sont satisfaites grâce à l’emploi de carbone poreux à la surface duquel sont déposés des micro-cristallites de platine (Pt), le meilleur catalyseur connu pour activer les réactions de l’hydrogène à basse température.

57L’électrolyte, quant à lui, requiert une structure physico-chimique particulièrement difficile à satisfaire. Il doit pouvoir transférer les protons de l’anode vers la cathode en leur opposant une résistance de migration minimale, sous peine d’entraîner une dégradation excessive de l’énergie chimique de la pile sous forme de chaleur. Il doit être strictement imperméable aux gaz, au risque de provoquer une réaction directe entre H2 et O2 au contact du platine ce qui dégraderait la totalité de leur potentiel énergétique sous forme de chaleur. Et, cela va de soi, il doit être un isolant strict pour les électrons : il ne peut court-circuiter le trajet des électrons vers le moteur. Les chercheurs ont mis au point une membrane capable de répondre à ces qualifications : il s’agit d’un polymère organique fluoré (le « NAFION » proche du Teflon) sur lequel sont greffés des groupements d’acide sulfonique : l’ensemble se présente sous forme d’une membrane hydratée. Les groupes sulfoniques se caractérisent par un équilibre de dissociation :

R–SO3H → R –SO3- + H+

  • 10 Il vaut la peine de remarquer qu’on réalise actuellement des membranes d’une épaisseur de 0,2 mm ! (...)

58qui, en conjugaison avec l’eau d’hydratation de la membrane, permettent le transfert des protons (H+) de proche en proche. La nature organique de la membrane en fait un isolant électronique. Cette PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane-ou Proton Exchange Membrane-Fuel Cell) est active à des températures comprises entre 60 et 100 degrés, température de travail suffisamment basse pour permettre un démarrage rapide de la réaction et donc du véhicule qu’elle alimente. Toutefois, comme la température est, malgré tout, relativement basse en ce qui concerne la cinétique de réaction, il faut l’activer en augmentant la pression d’injection de l’hydrogène et de l’oxygène, ce qui requiert un supplément d’énergie. Ainsi cette pile présente-t-elle des rendements plus faibles que celles qui travaillent à plus haute température, avec d’autre électrolytes : ses rendements électrique et thermique sont de l’ordre de 35 pour cent. Elle est cependant préférée en raison de sa basse température de travail qui la rend apte à répondre aux intermittences du transport automobile. La surface de la membrane électrolytique (PEM) est solidaire des électrodes10 : le contact entre l’électrode et la PEM assure le transfert des protons dont le flux à travers la membrane est, bien sûr, directement proportionnel au courant électrique fourni par la pile. La différence de potentiel de la PEMFC sous des conditions opératoires d’une atmosphère et de 80°C est de 1,16 volts à débit nul de courant. Cette valeur diminue dès que l’intensité du courant augmente puisque de l’énergie est alors dépensée pour propulser les protons à travers l’électrolyte : plus l’intensité (la densité) du courant augmente, plus les pertes sous forme de chaleur sont importantes. Le rendement électrique réel de la pile peut donc se calculer en divisant son voltage de travail (à un ampérage donné) par le voltage à courant nul (force électromotrice). Pour une voiture, la pile sera donc plus performante en ville où l’ampérage demandé est faible. Par contre, sur grand-route, les rendements vont diminuer significativement, ce qui va dans le sens contraire de ce que donne le moteur thermique.

6.2. Le platine

59L’activation des réactions d’oxydation (de H2) et de réduction (de O2) est assurée par le platine, un catalyseur unique par sa réactivité vis-à-vis de l’hydrogène et, dans une moindre mesure, de l’oxygène. Des cristallites de platine sont déposés sur le carbone sous une forme très dispersée, de manière à porter à un maximum la surface des dépôts sur lesquels le gaz peut s’activer, tout en réduisant la masse de métal précieux investi. Il y a quelques années, il fallait 4 milligrammes (mg) de dépôt de platine sur les électrodes par centimètre carré (mg/cm2) de surface de membrane utilisée. Aujourd’hui on est parvenu à réduire cette quantité à 0,15 mg/cm2, ce qui a permis de passer d’une intensité spécifique de courant de 0,5 à 15 ampères par milligrammes de platine avec, en corollaire, une réduction importante du coût de matière. Il faut actuellement prévoir 0,25 g de platine par kW de puissance de la pile, soit 10 g pour une pile de 40 kW, puissance requise pour une propulsion satisfaisante d’une voiture automobile. Rappelons que le platine est un métal relativement rare dont le taux mondial d’extraction se monte à environ 30 tonnes par an. Sachant que la production d’un million de véhicules alimentés par une PàC exigerait 10 tonnes de platine, on réalise la limitation posée par les ressources de ce métal.

6.3. Le stockage du combustible

60Se pose enfin le problème du stockage de l’énergie chimique que doit emporter le véhicule. On a déjà insisté sur la très faible énergie volumique de l’hydrogène et sur la difficulté de le comprimer ou de le condenser. Il était donc logique de stocker cette énergie sous forme d’un liquide, en l’occurrence, le méthanol, pour ensuite le reformer à la vapeur et le transformer en hydrogène. En outre, il peut être distribué, moyennant adaptations mineures, par les infrastructures actuelles de distribution d’essence.

61Le vaporeformage du méthanol s’effectue selon le procédé général présenté dans le chapitre 3 dont la 2e partie est consacrée aux carburants synthétiques. En réalité, bon nombre d’hydrocarbures et d’alcools pourraient être candidats à cette filière de stockage-reformage mais les hautes températures de travail requises pour le reformage des hydrocarbures et des alcools en général ne conviennent pas au transport automobile étant donné les délais de mise en route qui seraient alors requis (montée en température du reformeur). Le méthanol (CH3OH) fait exception en ce sens que sa réactivité est suffisante à basse température. Le reformeur est alimenté par un mélange de méthanol (64 pour cent du volume) et d’eau (36 pour cent). La réaction se déroule à des températures variant entre 300 et 350 degrés Celsius. Une fois de plus, la réaction se déroule en deux étapes : la première explique la présence de traces de monoxyde de carbone dans les produits du vaporeformage :

62La présence de CO en traces de quelques parties par million dans l’hydrogène est très dommageable pour la PEMFC car il s’adsorbe sur le platine, inhibant ainsi la réaction de l’hydrogène. En outre, le CO est susceptible de diffuser au travers de la membrane pour aller s’adsorber sur la cathode qui, elle aussi, héberge du platine. Un empoisonnement de la cathode entraînerait des diminutions de rendement d’autant plus significatives que la réduction de l’oxygène est plus lente que l’oxydation de l’hydrogène. C’est pourquoi, les appareils de reformage sont couplés à une unité de purification des gaz synthétisés. En théorie, en utilisant de l’hydrogène pur à pratiquement 100 pour cent, la pile à combustible seule peut offrir des rendements électriques de 45 %. En résumé donc, le principe de la PEMFC est brillant mais sa mise en oeuvre s’avère laborieuse !

7. Le véhicule à hydrogène

63Le véhicule à hydrogène avec membrane échangeuse de protons présente indubitablement le meilleur potentiel pour la propulsion électrique sur route, puisque la pile fonctionne à une température relativement basse et présente des rendements satisfaisants. Le véhicule emporte sa réserve d’énergie sous forme de méthanol avec reformage à bord. Le schéma ci-dessous illustre les principales composantes d’une telle filière (TTW).

64Méthanol → Reformage (300°C) → Epuration de H2 (hte P) → PEMFC (80°C) → Moteur

65On comprend aussi qu’une telle complexité accroît le coût de l’installation en même temps qu’elle en réduit le rendement énergétique.

66Le méthanol possède les qualités requises pour alimenter un véhicule individuel. Il présente une densité énergétique avantageuse en comparaison de celle de l’hydrogène, ainsi qu’une manutention plus aisée. De plus, et contrairement à l’hydrogène, une adaptation mineure des stations d’essences suffirait pour l’implanter sur le marché des carburants. Il n’en demeure pas moins que le nombre d’étapes nécessaires à la synthèse de l’hydrogène qui alimente la pile entraîne une dépense significative d’énergie. Malgré ce handicap, la pile à combustible présente un cycle d’opération globalement plus efficace que les technologies conventionnelles. La portion WTT du cycle de cette voiture correspond à la synthèse, à la distribution et au stockage du méthanol, cycle dont le rendement est lié aux sources d’énergie primaire utilisées (le méthane -rendement énergétique : 72 %).

67Le cycle TTW du véhicule prend en compte l’efficacité (1) du système de vaporeformage, (2) de la pile à combustible et (3) de la distribution de l’énergie des organes mécaniques du véhicule jusqu’aux roues. Ce rendement est estimé à 30 pour cent par Johanson et Ahman (2002). En nous basant sur ces chiffres, nous arrivons donc à un rendement global de 19 % pour le véhicule en son entier. Le tableau IV.8. présente la comparaison entre le rendement énergétique du véhicule à hydrogène et d’autres technologies. Les rendements énergétiques du véhicule à hydrogène sont supérieurs à ceux des autres filières. Toutefois, on peut estimer que les rendements énergétiques des filières électriques « classiques » sont susceptibles de dépasser ceux de la voiture à hydrogène en fonction de la source d’énergie électrique utilisée dont le rendement de production n’a été ici estimé qu’à 30 %.

Tableau IV.8. Rendements (en %) énergétiques des moteurs automobile : VR = vaporeformage : WTT = du puits au réservoir -WTW = du puits à la roue

Tableau IV.8. Rendements (en %) énergétiques des moteurs automobile : VR = vaporeformage : WTT = du puits au réservoir -WTW = du puits à la roue

Selon Johanson et Ahman, 2002

68La voiture à pile à combustible, n’émet pratiquement pas de GES ni de polluants durant son cycle d’opération. C’est lors de la synthèse du méthanol que la quasi-totalité des GES sont émis. Les émissions WTW en cycle de conduite d’un véhicule à hydrogène alimenté au méthanol sont d’environ 150 gCO2équiv./km. Le tableau IV.9. présente les rendements d’émission de GES du puits à la roue, dans différentes filières. Ce tableau considère séparément les technologies actuelles de celles qui nécessiteraient une modification profonde des infrastructures de production et de distribution de l’énergie. Les prototypes de véhicules très avancés ont également été dissociés du premier groupe. Ces véhicules avancés ou modifiés font percevoir une évolution possible du transport individuel dans les prochaines années. Si on se réfère à des véhicules dont la technologie est disponible et applicable, le véhicule à hydrogène présente les émissions les plus faibles. Remarquons toutefois que la Prius de Toyota est fort proche de ces performances, même si une certaine marge d’erreur affecte ces estimations. La voiture à hydrogène présente, par contre, l’indéniable avantage de n’émettre aucun gaz polluant à l’utilisation ce qui la porte au premier plan pour l’utilisation en ville.

Tableau IV.9. Comparaison des émissions WTW des filières du transport

Tableau IV.9. Comparaison des émissions WTW des filières du transport

Selon Weiss et al. (2000) et MacLean et Lave (2003)

69D’autres facteurs doivent être pris en compte, qui concernent la commercialisation massive d’un véhicule PEMFC. Le coût très élevé du véhicule à hydrogène constitue le plus sérieux obstacle à sa mise sur le marché : en effet, les composants du véhicule sont extrêmement coûteux. Le tableau IV.10. présente le prix des composants de la pile exprimés en US$ par kilowatt. Les véhicules PEMFC présentant des performances routières « acceptables » exigent des piles à combustible de 75 à 80 kW pour assurer une autonomie et une vitesse raisonnables (Jeong et Oh, 2002). Le prix de la pile à combustible seule, dans ces conditions, varie donc entre 91.500 et 97.600 dollars. La voiture PEMFC coûte donc au minimum de 110.000 à 120.000 dollars. Ces prix n’incluent pas le coût du reformeur qui est également très élevé : sa technologie étant encore au stade expérimental, il n’est pas possible d’en obtenir des estimations réalistes.

Tableau IV.10. Prix de la PEMFC par kilowatt

Tableau IV.10. Prix de la PEMFC par kilowatt

Données de Jeong et Oh (2002)

70En outre, les performances du véhicule PEMFC demeurent inférieures à celles des voitures conventionnelles. Certaines voitures PEMFC avec un réservoir d’hydrogène comprimé amélioré sont disponibles sur commande. La FCX de Honda est une voiture à quatre places, de taille moyenne. Elle utilise une PEMFC de 78 kW et offre une vitesse de pointe de 150 km/h avec une autonomie de 355 km (World Honda 2003). La Hydrogen 3 de General Motors emporte une pile générant plus de 94 kW. Sa vitesse de pointe est de 160 km/h et son autonomie est de plus de 300 km (Bak 2002). Ces deux voitures présentent toutes deux des accélérations peu enviables (de l’ordre de 0 à 100 km/h en 16 secondes). Un article publié dans « Scientific American » en mai 2004, après rédaction de ce livre fait preuve du même pessimisme quant à la viabilité de l’hydrogène dans la propulsion du véhicule automobile (Wald, 2004).

8. Conclusions

71La voiture automobile, objet de rêve, garantie de liberté, d’indépendance, source de confort, de satisfaction, ... on n’en finirait pas de lui découvrir les qualités les plus extraordinaires et il est vrai qu’elle est pour beaucoup dans le bien-être dont nous bénéficions actuellement. Mais, comme toutes les bonnes choses, l’abus mène à la satiété et on peut se poser la question de savoir si on n’en est pas arrivé à un point tel qu’il vaudrait la peine de repenser l’usage de ce « progrès » technique. Quand, dans les grandes villes italiennes, la vitesse moyenne de la circulation tombe à 7 km par heure dans la journée, quand, aux environs de 8 heures du matin, toutes les métropoles européennes sont engorgées de véhicules qui, au mieux, progressent au pas, on en arrive à se dire que le confort est à présent en train de s’infléchir et qu’il doit exister d’autres solutions un peu moins primaires que de véhiculer, à la vitesse dérisoire de quelques km par heure, 70 kg de chair humaine au moyen d’une machine de près d’une tonne. La voiture automobile et ses pollutions représentent un problème urbain qui doit se régler en dégorgeant les villes et pas nécessairement en adoptant des solutions-miracles très coûteuses qui ne font que prolonger la sclérose des artères urbaines et qui imposent de consommer encore plus d’énergie, fût-elle moins polluante.

72Que les américains soient très exigeants en matière de propreté des véhicules automobiles individuels peut s’expliquer par l’ampleur du problème rencontré dans leurs villes gigantesques sillonnées par des voitures lourdes, grosses consommatrices d’essence, villes souvent soumises à des conditions atmosphériques extrêmes qui favorisent le développement du smog photochimique (inversion du gradient de température de l’air, ensoleillement intense). L’Europe doit-elle nécessairement passer par les solutions américaines ?

9. Ouvrages consultés

73Bak, P. E. (2002) : “GM Fuel-Cell Prototypes Closer to Future Revolutionary Automobile”, GM Press release.

74Blondel, G : « La future essence européenne : l’Eurosuper », La Recherche : Vol. 20, p. 837.

75Caplun, E., Petit, D. et Picciotto, E. : « Le plomb dans l’essence », La Recherche, février 1984, pp. 270-280.

76Commission AMPERE (2000), Rapport : (Commission for the Analysis of the Means of Electricity Production and the Restructuring of the Energy Sector), Ministère belge des Affaires économiques.

77Conférences Electrabel (2002) : Université Catholique de Louvain ; Belgique, Transportation and Energy : www.cenv.ucl.ac.be/conference.html.

78Decroocq, D. (2001) : « Economie d’énergie et émission de CO2 dans le traitement-utilisation des hydrocarbures » (Paris), Science de la terre et des planètes, vol. 333, p. 797-810.

79Freund, E. (2000) : « L’hydrogène comme vecteur énergétique : Concurrence ou complémentarité avec les combustibles fossiles », Lettre Énergie et matières premières no 20, 8 p.

80Godat, J., Marechal, F., (2003) : Optimization of a Fuel Cell Using Process Integration Technique, Journal of Power Source, no 5247, p. 1 à 13.

81Guibet, J.C. (1987) : « Carburants et moteurs », Ed. Technip, IFP, 2 vol.

82Han, J., Lee, S. M., Chang, H. (2002) : “Metal Membrane-Type 25-kW Methanol Fuel Processor for Fuel-Cell Hybrid Vehicle”, Journal of Power Sources, 112, p. 484-490.

83Hölein, B., Biedermann, P., Grube, T., Menzer, R. (1999) : Fuel Cell Power Train for Road Traffic”, Journal of Power Sources, vol. 84, p. 203-213.

84Institut supérieur industriel de Bruxelles (2000). Acte du colloque : Énergie et développement durable, Bruxelles, 350 p.

85Itoh, T., Iiyama, A., Muranaka, S., Takagi, Y. (1998) : “Combustion Characteristics of a Direct-Injection Stratified Charge S.I. Engine”, JSAE Review, vol.19, p. 217-222.

86Jeong, K. S., Oh, B. S. (2002) : “Fuel Economy and Life-Cycle Cost Analysis of a Fuel Cell Hybrid Vehicle”, p. 58-65.

87Johanson, B. (1996). “Transportation Fuel from Swedish Biomass Environmental and Cost Aspect”, Transport Research Part D1, p. 47-62.

88Johanson, B. et Ahman, M (2002) : “A Comparison for Carbon-Neutral Passenger Transport”, Transportation Research Part D 7, p.175-196.

89Lave, L.B. et MacLean H.L. (2002) : “An Environmental-Economic Evaluation of Hybrid Electric Vehicules : Toyota’s Prius vs. its Conventional Internal Combustion Engine Corolla”, Transportation Research Part D 7, p.155-162.

90MacLean, H.L., Lave, L.B. (2003) : “Evaluating Automobile Fuel/Propulsion System Technologies”, Progress in Energy and Combustion Science, vol. 29, p. 1-69.

91Maggetto, G. et Van Mierlo, J. (2001) : “Electric Vehicule, Hybrid Electric Vehicules and Fuel Cell Electric Vehicules : State of the Art and Perspective”, Annales de chimie et science des matériaux, vol. 26, n° 4, p.9-26.

92Ntziachristos, L. et Samaras Z. (2000) : “Speed-Dependent Representative Emission Factors for Catalyst Passenger Cars and Influencing Parameters”, Atmospheric Environment, vol. 34, p. 4611.

93Pringent, M. (1985) : « Aperçu sur les problèmes de catalyse dans les pots catalytiques d’automobiles », Revue de l’Institut Français du pétrole, Vol. 40, n° 3, Mai-Juin 1985, p. 393.

94Qi, Z., He, C., Kaufman, A. (2002) : “Effect of CO in the Anode Fuel on the Performance of PEM Fuel Cell Cathode”, Journal of Power Sources, n° 111, p. 239-247.

95Sandrock, G. et Bowman Jr, R. C. (2003) : “Gas-based Hybride Application : Recent Progress and Future Needs”, Journal of Alloys and Compound, n° 1.

96Schwartz, L. (1992) : « L’électricité prend la route », Science et avenir, no 547.

97Science Application International Corporation Climate Change Services (2002) : “Battery-Powered Hybrid Electric Vehicule Projects to Reduce Greenhouse Gas Emissions”, National Energy Technology Laboratory : U.S. Department of Energy, 100 p.

98Wald, M.L. : “Questions about a hydrogen economy”, Scientific American, May 2004, pp. 40-47.

99Zhao, F., Lai, M.C., D.L. Harrington (1999) : “Automotive Spark Ignited Direct-Injection Gasoline Engine”, Progress in Energy and Combustion Science, vol. 25.

Sur Internet

100Mitsubishi Motors Corporation (2003) Gazoline Direct Injection Engine ; http://www.mitsubishi­motors.co.jp/inter/technology/GDI/page5.html, 7 p.

101Les moteurs thermiques d’automobile essence et Diesel à l’horizon 2015 (2002), conférence de Gérard Belot sur le site de la Maison de la chimie ; http://www.maisondelachimie.asso.fr/​pages/​textes_propuls.html

102Hydro-Québec (2003). Production d’électricité ; "http://www.maisondelachimie.asso.fr/​pages/​texte proplus.html."

103World Honda (2003). Fuel Cell ; http://world.honda.com/​FuelCell/​

Notes

1 Source : Eurostat : « Panorama of Transport », Publication Office of the EU (2002).

2 Source : Eurostat ; Environment Statistics Pocketbook : Data 1980-1999, 2001 Ed.

3 Le taux de compression (TC) est défini par le rapport entre le volume du cylindre lorsque le piston est en position basse et le volume résiduel avec le piston en position haute. Il est de l’ordre de 9 pour un moteur exigeant de l’essence « super ».

4 Eurostat : “Environment Statistics Pocket Book 2001” Office for Official Publications of the EC, Luxembourg.

5 Cette partie du texte est largement inspirée d’un excellent travail produit par Benoît Lacasse de l’Université de Sherbrooke (Canada), lors d’un séjour au laboratoire de l’auteur.

6 Dans le cas présent, le principe de la recirculation des gaz brûlés (EGR -Exhaust Gaz Recirculation) a été adopté dans le but d’échauffer les cylindres lors des démarrages à froid. Cette énergie d’appoint permet de démarrer le moteur avec un apport de carburant plus faible (mélange pauvre), ce qui favorise la réduction des imbrûlés.

7 Voir, par exemple : L. Scharwtz, « L’électricité prend la route », Sciences et Avenir, N°547, Septembre 1992.

8 La première automobile à avoir atteint la vitesse de 100 km/heure fut « La Jamais Contente » une voiture électrique construite et pilotée en 1899 par Camille JENATZY.

9 Un réducteur donne des électrons, tandis qu’un oxydant accepte des électrons.

10 Il vaut la peine de remarquer qu’on réalise actuellement des membranes d’une épaisseur de 0,2 mm ! … Ce qui réduit d’autant leur résistance au transfert des protons.

Table des illustrations

Titre Tableau IV.1. Répartition globale des moyens de transport (Europe des 15, en 1998)
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Légende Moteur à allumage commandé
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Titre Tableau IV.2. Indice d’octane (IO) requis par le taux de compression du moteur : bilan de l’amélioration de la consommation
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Titre Tableau IV.3. Responsabilité des transports dans les émissions polluantes (EU-15)4
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Légende Moteur Diesel
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URL http://books.openedition.org/pucl/docannexe/image/625/img-8.jpg
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Légende Le moteur à injection directe
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Titre Tableau IV.4. Rendement global (« well to wheel » en %) de la propulsion électrique de l’automobile à batteries, dans différents pays selon le mode de production électrique. La base commune de calcul est : rendement de distribution : 93 % ­rendement du véhicule électrique : 63 %. (1) MacLean et Lave (2003)
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Titre Tableau IV.5. Comparaison entre les rendements énergétiques globaux du véhicule électrique à batterie et du véhicule à moteur thermique (SIPI)
Légende 1) MacLean et Lave 2003 2) Johanson et Ahman 2002
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Titre Tableau IV.6. Facteur d’émission global du CO2 (FE) par le véhicule électrique EV-1 dans différents pays, compte tenu des facteurs d’émission qui y prévalent dans la production d’électricité (hypothèse : le véhicule consomme 0,157 kWh/km)
Légende 1) Facteurs d’émission tirés du Rapport Ampère (2000)
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Légende Schéma du moteur hybride de Prius
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Titre Tableau IV.7. Comparaison WTW des émissions (g/km)
Légende 1) Lave et MacLean (2002) 2) Johanson et Ahman (2002)
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Titre Tableau IV.8. Rendements (en %) énergétiques des moteurs automobile : VR = vaporeformage : WTT = du puits au réservoir -WTW = du puits à la roue
Légende Selon Johanson et Ahman, 2002
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Titre Tableau IV.9. Comparaison des émissions WTW des filières du transport
Légende Selon Weiss et al. (2000) et MacLean et Lave (2003)
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Titre Tableau IV.10. Prix de la PEMFC par kilowatt
Légende Données de Jeong et Oh (2002)
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© Presses universitaires de Louvain, 2004

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