Développement de carburant méthanol – recherche scientifique technologique

Création des bases techniques de la normalisation

Un consortium de recherche dirigé par FEV, l’un des principaux fournisseurs mondiaux de services de développement, a développé des principes techniques complets pour l’utilisation du méthanol carburant en Europe. Le projet de recherche appelé « Méthanol Standard » s’est concentré sur des études pertinentes à la normalisation du méthanol en tant que carburant et a fourni des informations importantes. Le consortium a examiné la compatibilité du méthanol avec la technologie et les normes de carburant existantes et a identifié des domaines potentiels pour de nouvelles activités de recherche et de développement.

Le méthanol est un carburant alternatif possible qui présente un potentiel élevé de réduction des émissions de CO2 s’il est produit à partir d’énergies renouvelables telles que l’énergie solaire et éolienne en combinaison avec du CO2 issu de cycles fermés du carbone utilisant des procédés PtX. Cependant, les propriétés physiques et chimiques du méthanol diffèrent considérablement de celles des carburants diesel et essence, ce qui signifie qu’il n’est pas possible de respecter les normes existantes en matière de carburant. Afin que le méthanol ait encore une chance d’être introduit sur le marché, une norme DIN pour le méthanol est en cours d’élaboration en Allemagne, dans la perspective qu’elle serve ultérieurement de base à une norme européenne sur le méthanol. L’objectif de cette norme est d’assurer la sécurité de fonctionnement de la technologie d’application et de garantir la qualité du méthanol.

Des normes nationales pour l’utilisation de 85 % et 100 % de méthanol comme carburant existent en Chine depuis 2009 et ont permis avec succès l’utilisation à grande échelle du méthanol dans le transport routier.

Réduire les émissions de polluants grâce au méthanol

Les investigations se sont concentrées sur les propriétés des mélanges de méthanol à hauteur de 15 % avec du carburant à base d’huile minérale (M15) et du méthanol pur comme carburant (M100) par rapport à un carburant de référence EU6. Les partenaires de recherche, dont TEC4FUELS GmbH et OWI Science for Fuels gGmbH, ont examiné divers aspects, tels que l’optimisation des concepts de combustion des moteurs à essence ainsi que des questions sur la compatibilité des matériaux, les additifs et la stabilité au stockage. De plus, des questions concernant la production de méthanol, la toxicité et la visibilité des flammes ont été examinées pour garantir la sécurité du carburant. De plus, un mélange M15 dans un moteur de production a été étudié comme moyen de décarboner le transport routier.

Le méthanol peut être utilisé directement comme carburant ou mélangé à des carburants à base d’huile minérale pour former ce que l’on appelle des « mélanges ». Ces mélanges de carburants peuvent déjà être utilisés comme carburants dits d’appoint dans les moteurs à combustion interne conventionnels ou modifiés. Cela permet d’utiliser les principes techniques des moteurs à combustion déjà établis et en même temps de remplacer progressivement les combustibles fossiles. De plus, par rapport à l’essence ou au diesel, les gaz d’échappement issus de la combustion du méthanol sont presque exempts d’émissions de suie et d’oxydes de soufre et contiennent néanmoins une proportion nettement inférieure d’oxydes d’azote nocifs pour l’environnement.

Rendement moteur élevé

Bien que les hydrocarbures liquides fossiles conventionnels aient une densité énergétique volumétrique deux fois plus élevée que le méthanol, les moteurs au méthanol peuvent utiliser des taux de compression plus élevés en raison de leur indice d’octane plus élevé de 109 et donc généralement obtenir un meilleur rendement. Cela permet de compenser en partie l’autonomie réduite d’un réservoir rempli de méthanol en fonction du contenu énergétique.

Les résultats de la recherche ont montré, entre autres, que le méthanol est partiellement compatible avec la technologie existante et répond à certaines exigences. Les tests matériels en boucle de Tec4Fuels montrent que les systèmes à rampe commune des moteurs diesel et les pompes haute pression ne fonctionnaient que dans une mesure limitée avec le méthanol et tombaient parfois en panne. La tendance accrue des métaux tels que l’aluminium et le cuivre à se corroder au contact du méthanol et le pouvoir lubrifiant réduit du méthanol sont deux aspects qui ont été étudiés dans le cadre du projet avec la participation de l’OWI. Seul un additif qui n’est pas encore disponible dans le commerce pour être ajouté au carburant a pu prévenir la corrosion et améliorer le pouvoir lubrifiant à de faibles concentrations de méthanol dans l’essence (M15). La compatibilité reste un défi pour le développement d’additifs et de matériaux, ce qui se pose aussi bien pour les métaux que pour les plastiques (par exemple les joints, les matériaux de construction des réservoirs). Cela s’applique également à la technologie des stations-service, dont les réservoirs, les pompes, les conduites et les buses doivent être compatibles avec le méthanol. Malgré les défis techniques qui subsistent, les chercheurs considèrent le méthanol comme une option prometteuse pour le secteur des transports.

Le projet de recherche « Enquête sur les bases techniques de la normalisation des carburants méthanol en Europe » a été financé par le ministère fédéral de l’Économie et de la Protection du climat sous le numéro de financement 19I20005A-I.

Source de l’image : TEC4FUELS

OWI Science for Fuels gGmbH est une institution de recherche indépendante et à but non lucratif. En collaboration avec des partenaires de l’industrie et de la recherche, OWI recherche et développe des concepts et des technologies dans les domaines de l’utilisation économe en énergie des carburants et carburants liquides conventionnels et alternatifs ainsi que des technologies d’efficacité innovantes. L’objectif est de trouver des solutions techniquement sophistiquées, à faible émission de gaz à effet de serre et à faibles émissions pour la production de chaleur et la mobilité de demain. OWI est un institut affilié au RWTH Aix-la-Chapelle et se considère comme un intermédiaire entre la recherche fondamentale et l’application. Dans le cadre du transfert de technologie, OWI traite des projets financés par des fonds publics ainsi que des contrats de recherche industrielle. Parmi nos clients figurent, par exemple, des fabricants de chauffage domestique, des entreprises de l’industrie des équipements automobiles, de l’industrie pétrolière et de la technologie des procédés thermiques.

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