MASTER COMPLEMENTAIRE EN GESTION DES TRANSPORTS
MODULE A6 Transport et Technologies
Pierre DUYSINX Université de Liège
Année Académique 2017-2018
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Objet du cours
Comprendre, analyser et concevoir les systèmes de propulsion des véhicules
= comprendre les différentes motorisations possibles (thermiques, électriques, électrochimiques, etc.)
= établir un cahier des charges pour un véhicule en fonction des critères d’usage
= choisir au mieux les systèmes de propulsion en fonction des contraintes techniques, économiques et environnementales
= comprendre l’évolution des technologies futures afin de les intégrer au mieux dans les choix
= pouvoir combiner et utiliser au mieux les différents systèmes de propulsion dans la gestion des flottes
Plan du cours
Technologies des véhicules routiers y compris propulsion propre: Prof. P. Duysinx (15 heures)
Technologies du transport par rail: N. Docquier (9 heures)
Technologies du transport naval: A. Hage (6 heures)
Technologies du transport aérien: Prof. P. Hendrick (9 heures)
Systèmes de transports intelligents: M. Y. Loyaerts (6 heures)
Plan du cours
Introduction & Technologies et performances des véhicules routiers (07/02)
Architecture des véhicules
Technologies des chaînes de transmission
Forces aux roues
Forces de résistance à l’avancement
Critères de performance: pentes et vitesses maximales, accélération, reprise
Consommation et émissions
Plan du cours
Moteurs thermiques à piston (12/02 & 21/02)
Principes fondamentaux et technologies
Variables opérationnelles
Courbes caractéristiques: Relations entre performances et variables opérationnelles
Contrôle des émissions
Carburants alternatifs: CH4, H2, biocarburant
Plan du cours
Motorisations électriques, hybrides et piles à combustible (21/02
& 28/02 ou 14/03 )
Chaîne de traction électrique
Moteurs électriques: types et caractéristiques
Systèmes de stockage: batteries et super capacités
Véhicules hybrides
Piles à combustible
Examens et évaluation
Examen écrit pour le module A6
Définitions : (20 points)
Réponse en max 5 lignes
Définition ou affirmation à confirmer ou à réfuter
10 questions à 2 points
Questions à réponse ouverte courte (20 points)
Réponse = +/-10 lignes
4 questions à 5 points
INTRODUCTION
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Contexte
« L’automobile, c’est la liberté »
Automobile a connu un développement remarquable depuis un siècle et surtout dans les dernières décennies
Automobile = composante essentielle de la vie économique:
mobilité des marchandises et des personnes
caractéristique des pays développés
condition de développement
la croissance appelle plus de mobilité
Automobile = composante de notre vie sociale et de notre style de vie:
mobilité individuelle pour le travail, les loisirs
réponse à une aspiration profonde de liberté de déplacement
Contexte
L’automobile est victime de son succès
Développement du trafic routier et augmentation du parc automobile
Croissance des trajets et des distances de déplacement
Congestion des grands centres urbains
L’automobile est fortement dépendante du pétrole
Le transport routier consomment 70 % pétrole de l’Union Européenne
Question de la pérennité du secteur transport
Approvisionnement énergétique suffisant et à quel coût?
Pollution atmosphérique locale
Accroissement des émissions de gaz à effet de serre
Augmentation des nuisances sonores
Contexte : augmentation de la demande de transport
Le parc automobile mondial: 1 milliard de véhicules en 2020 – 2.8 Milliards en 2050?
Le parc automobile de l’UE a augmenté de 50% en 20 ans (+3 millions par an)
Contexte : augmentation de la demande
de transport
Contexte : croissance du parc automobile
Evolution du kilométrage moyen en Belgique (source FEBIAC)
Contexte : croissance du parc automobile
Evolution du parc automobile en Belgique (source FEBIAC)
Croissance et domination de la route
Le transport routier et le pétrole
Le transport routier est fortement dépendant du pétrole (>
90%) dont 70% est importé
Le secteur du transport routier est
Très sensible à la fluctuation des prix du pétrole : compétitivité!
Très menacé par la diminution des ressources (et donc l’augmentation des prix) du pétrole
Le transport routier est fortement exposé à la sécurité d’approvisionnement
Déplétion des ressources de pétrole?
Ressources en pétrole ~ 35 à 40 ans
Réserves en pétrole ~ 60 ans Source: fr.wikipedia.org
Evolution du prix du pétrole
Source: HUFFPOST BUSINESS
Le prix du pétrole atteint le seuil des 100 $ le baril en janvier 2008
Emissions de co
2et réchauffement global
Accroissement des émissions de CO2
Menace d’un réchauffement global
Protocole de Kyoto pour réduire les émissions de CO2
Transport routier et pétrole
En 2006-2007, le secteur des transports représentait
31% de la consommation totale en énergie de l’UE27
Le transport routier représente:
83% du transport de l’UE
28% des émissions de CO2 de l’UE28
71% dû au transport de passagers
Les véhicules individuels représentent
63% des émissions de CO2 du transport routier
Pollution localisée dans les centres urbains
80% des Européens vivent dans des villes
16 villes de plus de 10 millions d’habitants
70 villes entre 800.000 et 1.000.0000 habitants
>1000 villes avec plus de 100.000 habitants
Forte exposition des Européens aux pollutions locales
Contribution du secteur du transport dans les émissions globale de polluants de l’UE (2001)
La pollution de l’air:
un problème mondial!
AQI – Thursday 07th Nov., 2016– 09:14 French Time Extract from AQICN website - www.aqicn.org
AQI PM2.5
concentration µg/m³
AQI category
0 to 50 0 to 12 good
51 to 100 12 to 35 MODERATE
101 to 150 35 to 55 UNHEALTHY FOR SENSITIVE GROUPS 151 to 200 55 to 150 UNHEALTHY 201 to 300 150 to 250 VERY UNHEALTHY 300 to 500+ 250 to 500 HAZARDOUS
Air pollution is now considered by OMS
"the world's largest single environmental health risk," with more than three million people dying every year as a result.
Insécurité routière
Les chiffres:
41.000 par an sur les routes de la CE
Coût total des accidents: 2% du PIB
Dépense de prévention et d’indemnisation < 5%
de ce coût
Objectif: diminuer par 2 le nombre de tués et le nombre de blessés graves
Comment?
Harmoniser les sanctions
Promouvoir les nouvelles technologies
Boîtes noires et limiteurs de vitesse
Véhicules plus sûrs
Accord volontaire sur les faces avant
Gestion de la vitesse
Objectif: développer une mobilité durable
La mobilité est un droit des citoyens
La mobilité individuelle est une grande avancée
Des systèmes de transport efficaces sont très importants pour la prospérité de la société avec un impact important sur:
La croissance économique
La société
L’environnement
Le but des transports durables est de s’assurer que les systèmes de transport rencontrent
1/ les besoins sociétaux,
ET 2/ les besoins économiques
ET 3/ les contraintes environnementales
OBJECTIF 2030 :
50% D’EFFICACITÉ EN PLUS
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Contributions essentielles de l’industrie Européenne à la lutte contre le réchauffement climatique et au défi énergétique:
Amélioration essentielle de l’efficacité énergétique des moyens de transport
Plus grande efficacité énergétique des moteurs, des véhicules et des systèmes de transport
Utilisation accrue des moyens de transport alternatif, spécialement en milieu urbain
Utilisation accrue des possibilités offertes par les nouvelles technologies ICT (V2I, V2V)
Augmentation de la part des renouvelables dans les transports
Utilisation des bio carburants
Utilisation des renouvelables dans la production d’électricité
Objectif pour 2030 – 50% d’efficacité en plus
Objectif pour 2030 – 50% d’efficacité en plus
Source:ERTARC
Objectif pour 2030 – 50% d’efficacité en plus
Sécurité dans les transports
ENJEUX
ENVIRONNEMENTAUX
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Réduire la pollution locale
Automobiles quasi toutes équipées de moteurs thermiques alimentés en carburants liquides issus du pétrole
La combustion génère un certain nombre de polluants
monoxyde de carbone (CO)
oxydes d’azote (NO et NO2)
hydrocarbures imbrûlés (HC)
particules de suie et d’imbrûlés (PM)
Secteur transport =
premier contributeur pour CO et NOx
contributeur important pour HC et PM
Emissions en Europe, USA et Japon
Réduire la pollution locale
Réduction des émissions en Belgique (source FEBIAC)
Réduire la pollution locale
Réduction des émissions en Belgique (source FEBIAC)
Réduire les émissions de CO 2
CO2 est un des gaz à effet de serre impliqués dans le processus de réchauffement climatique
Augmentation des émissions de CO2 = indicateur d’une croissance de la consommation
Protocole de Kyoto: la Communauté Européenne doit réduire ses émissions de CO2 de 8% entre 1990 et 2012
Dans ce contexte: l’ACEA (Association des Constructeurs
automobiles) s’engage volontairement à réduire les émissions moyennes des véhicules commercialisés à
140 g/km en 2008
120 g/km en 2012 ECHEC!
Réduire les émissions de CO 2
En Europe la réduction des émissions de CO2 a été obtenues grâce à une « diéselisation » assez large du parc automobile.
Réduire les émissions de CO 2
Contrainte de la Communauté Européenne
2012: moyenne de la flotte vendue
< 130 g CO2/km (65% des véhicules les moins polluants)
2015: moyenne de la flotte vendue
< 130 g CO2/km (100% des véhicules)
2020: moyenne de 95 g CO2/km
Réduire les émissions de CO 2
source: www.nrel.org
Couper le moteur à l’arrêt
Améliorer le rendement du moteur, downsizing
Récupération
d’énergie au freinage Réduction de masse, du S Cx,
de la résistance des pneumatiques…
Carburants avec moins de carbone
Maîtrise des équipements
Simplification transmission
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Améliorer l’efficacité énergétique des moteurs
Moteurs à combustion interne brûlant des gaz propres
Hydrogène (H2)
Gaz naturel (CH4)
Voitures électriques
Nouvelles générations de stockage de l’électricité: batteries, supercapacités, volant d’inertie…
Nouvelles machines électriques
Véhicules hybrides
Véhicules hybrides électriques
Véhicules hybrides hydrauliques, pneumatiques…
Les piles à combustibles
Réduire les émissions de CO 2
La feuille de route Toyota pour la réduction des émissions de CO2
Evolution du marché de l’alternatif
Source ERTRAC
Evolution du marché de l’alternatif
Vente de véhicules électriques (VE + PHEV) :
Jusqu’à 26% des ventes de véhicules en Belgique en 2020
Le moteur du futur
Véhicules multi sources
Les défis dans l’industrie automobile
Source: Ford – Low Cost Carbon for Automotive Applications
conference, Liege, 22- 11-2012
