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Auteur(s)
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Jean-Claude GUIBET : Docteur ès Sciences de l’Université de Louvain - Coordonnateur Carburants à l’Institut français du Pétrole - Professeur à l’École nationale supérieure du Pétrole et des Moteurs
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Les carburants sont des produits dont la combustion en présence d’air permet le fonctionnement des moteurs thermiques à pistons (de type essence ou diesel) ou à flux continu (réacteurs d’avion, turbines à gaz). On ne doit pas confondre les termes carburant et combustible, ce dernier étant, quant à lui, réservé aux produits utilisés pour la fourniture d’énergie thermique dans les chaudières, les fours, les centrales...
Cet article est consacré exclusivement aux carburants ; le lecteur pourra toutefois se référer utilement à la description des combustibles liquides (BE 8 546), car certains produits peuvent être à la fois des carburants et des combustibles. C’est le cas, par exemple, du fuel oil domestique (FOD) utilisé à la fois pour le chauffage des habitations et pour l’alimentation des moteurs diesel de tracteurs agricoles. C’est le cas aussi des fuels lourds qui servent principalement à la fourniture d’énergie thermique dans l’industrie, mais aussi à la traction dans de très gros moteurs marins.
Dans leur immense majorité, les carburants sont des liquides, ce qui permet d’obtenir un excellent compromis entre la compacité, la facilité et la sécurité de mise en œuvre. Les carburants gazeux [gaz naturel, gaz de pétrole liquéfié (GPL)] se développent actuellement pour des usages spéciaux (circulation urbaine), en raison de leur caractère peu polluant ; toutefois, leur diffusion reste encore, au voisinage de l’an 2000, extrêmement faible. Rappelons, en effet, que, dans le monde, plus de 700 millions de véhicules utilisent des carburants liquides, alors que 4 millions seulement sont alimentés par du gaz naturel ou du GPL. Quant aux carburants solides (charbon, bois) leur contribution qui fut parfois importante en période de pénurie énergétique ne revêt plus maintenant qu’un intérêt historique.
Les carburants proviennent essentiellement du pétrole qui, lui-même, assure encore, à l’approche des années 2000, une part importante de la consommation d’énergie primaire dans toutes les régions du monde [cf. Doc. BE 8 545]. Dans le bilan pétrolier, la production de carburants obtenue grâce à un raffinage de plus en plus sophistiqué, constitue souvent le débouché principal, notamment dans les zones fortement industrialisées où le transport sous toutes ses formes est extrêmement développé (États-Unis, Japon, Europe occidentale).
En dehors du pétrole, deux autres filières permettent d’obtenir des carburants liquides, mais elles sont, l’une et l’autre, très marginales, tout au moins en termes de débouchés.
La première concerne les biocarburants provenant, comme leur nom l'indique, de la biomasse. Il s’agit plus précisément d’éthanol issu de la fermentation de céréales (maïs, blé) ou de plantes sucrières (betteraves), d'éthyltertiobutyléther obtenu par action de l’éthanol sur l’isobutène, et enfin de dérivés d’huiles végétales (colza, tournesol...). Actuellement et pour longtemps encore, l’accès aux biocarburants n'est pas compétitif sur le plan économique ; ceux-ci ne sont donc utilisés que pour résorber des excédents agricoles et, dans certains cas, pour faire face à des problèmes spécifiques de pollution atmosphérique.
Le gaz naturel peut également être transformé, via le gaz de synthèse (CO + H2), puis éventuellement le méthanol, en carburants liquides. Cette filière, très intéressante d'un point de vue technique, demeure toutefois coûteuse sur le plan aussi bien énergétique qu’économique et ne pourrait, semble-t-il, se développer qu’en cas de renchérissement notable du pétrole brut (avec un cours de l’ordre de 25 $/bl).
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- Version courante de juil. 2011 par Xavier MONTAGNE
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Carburéacteurs4. Carburants pour moteurs diesel
Dans cette catégorie se classent :
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le gazole utilisé sur route, dans les voitures particulières diesel, les véhicules utilitaires de toute taille, depuis la camionnette jusqu'au camion gros porteur ;
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des produits proches du gazole (fuel domestique ou FOD, gazole pêche, diesel marine léger), mais réservés à des usages spéciaux (tracteurs et machines agricoles, engins de travaux publics, bateaux de faible tonnage...) ;
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les carburants « marine », qui sont, en réalité, différentes variétés de fuels lourds, alimentant les très gros moteurs diesel installés sur les navires.
4.1 Le gazole
Toutes les propriétés demandées au gazole se justifient par les caractéristiques du cycle diesel (cf. article B 2 790 Injection de carburant et chambres de combustion dans les moteurs diesel dans le traité Génie mécanique), en particulier :
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le mode d’introduction du carburant par injection sous haute pression ;
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le déclenchement de la combustion grâce à une auto-inflammation en milieu hétérogène ;
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le réglage de la puissance par modification du débit de gazole introduit dans une même quantité d’air.
Par ailleurs, les critères de qualité requis pour le gazole sont largement tributaires des conditions climatiques. C’est pourquoi la réglementation européenne (norme EN 590) établit une distinction (tableaux 14 et 15 ) entre les zones dites à climat tempéré (du Portugal aux Pays-Bas) et les zones appelées « arctiques », plus précisément les pays scandinaves.
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La masse volumique, la volatilité, la viscosité et le comportement à basse température constituent les caractéristiques physiques essentielles du gazole, à prendre en compte pour obtenir un fonctionnement satisfaisant du moteur.
En...
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