jeudi 30 juin 2011

Rendement des moteurs diesel VL : image du transformateur électrique

Le ou les transformateurs en sortie de centrale électrique, qui vous permettent tous vos usages électriques (prendre le train, regarder la télé, lire ce site, vous éclairer etc…) sont de très bons transformateurs (rendement de plus de 99,9%). En revanche, celui qui charge votre portable (téléphone ou ordinateur), a un rendement passablement médiocre, de 10 à 20% typiquement.
 
L’image est la même pour les moteurs diesel. Celui qui était la fierté de la motorisation thermique, avec la gamme de moteur Wartsila (108 000ch à 102 tours par minutes, 26 000 L de cylindrée, ayant un rendement proche de 50%, voir rétrolien), peut se voir aujourd’hui dénigrer par l’industrie automobile. Un moteur de poids-lourd est déjà un « pas très bon » moteur diesel, avec un rendement de 30 voire 35% dans le meilleurs des cas. Mais le chargeur de portable, version automobile, c’est le moteur de la Polo TDI ou de la 307 HDi de monsieur tout le monde. Des puissances frisant les 100 chevaux au litre (pas pour la Polo bien sûr !), des régimes de 4000 tours minutes ou plus, impressionnant, non ? Poudre aux yeux ! Tout cela se fait au détriment du rendement, qui descend notamment, dépollution hypocrite oblige, à 25% (très médiocre), voire moins (qualificatif censuré). 25%, c’est encore difficile à s’imaginer à quel point c'est médiocre pour celui qui n'est pas motoriste. pour ceux qui ne sont pas motoristes. Ce n’est pas que 5 points de moins qu’un moteur de poids lourd. La conso réelle d’un véhicule diesel donné à 3L/100 est d’environ 5,5L/100km. Et 5,5L/100, ce n’est pas le tout terrain qui pollue l’image des tout terrains ! Mais plutôt proche d’une 307 HDi.
Parlons performances, avec cette 307 HDi (je sais, 307 HDi et performances, c'est antinomique).  Une 307 2.0 L HDi, c’est 1350kg, ce qui est par exemple plus qu’une Subaru Impreza STi wagon (qui est une essence, rappelons au passage qu’il y beaucoup moins d’énergie au litre dans un litre d’essence que dans un litre de gazole), cette STi a un moteur 2L aussi mais c’est un break de 5 places, 300ch, le 0 à 100 en 5,6 secondes…on est loin d’une 307 HDi quoi !

J'ai parlé d'une sportive (qui roule à l'essence) ? Je dois faire une petite précision. Les moteurs essence ne brillent pas pour le rendement, on est sous les 30% pour les moteurs atmosphèriques, moins pour les moteurs turbo. Ils sont limitées au niveau de leur rapport volumétrique (ou taux de compression, qui représente le rapport de volume de la chambre de combustion au point mort haut par rapport au point au point mort bas). Ce rapport conditionne le cycle de carnot et donc le rendement du moteur (principe de la difference source chaude - source froide, celui-là même qui démonte toute possibilité de moteur pantone ou de moteur à eau, mais là n'est pas le sujet).
Un moteur diesel a un taux de compression en moyenne deux fois plus important qu'un moteur essence. Est-ce que cela se traduit par un rendement deux fois supérieur ? Oui, dans le cadre de la centrale du RTA96-C (moteur de centrale thermique). Sinon, la "miniaturisation est si dommageable que l'on arrive en pratique à des rendements équivalent sur les véhicules légers. Miniaturisation, car si la "taille" spécifique d'un moteur à allumage commandé (communément appelé moteur essence) le place dans ce type d'application, et même pour le deux roues (les motos disent merci) et le modélisme en passant par le matériel de jardinage, la taille typique d'un moteur diesel le place naturellement pour la propulsion marine (la traction ferroviaire à la rigueur) et la production centralisée d'électricité.
 
Pour comparer cette fois-ci les rapports poids/consommation, un Agora L Euro V (comprendre par là « autobus articulé de la RATP, 18m de long", moteur de 10L de cylindré pour 245ch) en consommation réelle de chez réelle, comme sur la ligne PC3 (PTAC de 29Tonnes, légèrement dépassée en heure pointe, circulation en ville avec arrêts fréquents comme tous les bus, avec la clim à fond comme il le faut par ce temps…), c’est 35L/100km…pour 29 tonnes donc.
 
Autre exemple que vous connaissez tous, les moteurs diesels tournant au gazole sont de vraies sources de cochonneries lorsque leur rendement se dégrade. Ainsi, les 5 points de rendement perdus entre un poids-lourds et un véhicule léger fait que ce dernier est 100 fois plus cancérigène du fait de ses émissions polluantes.

4 commentaires:

  1. Un peu expéditif et déconstruit comme discours!

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  2. Effectivement, et je m'ai pas pris le temps de revenir sur le sujet. Ce billet appelle une suite : «le rendement ne fait pas tout», que j'envisageais en tant que réponse à une question du public (agaçante par sa naïveté) lors d'une restitution publique du Shift Project. Encore un billet perdu dans les méandres de mes brouillons !

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  3. Vous oubliez de nombreuses contraintes sur les voitures de séries et notamment le coût de l'optimisation.
    De plus vous ne semblez pas maîtriser le rendement de Carnot dont vous parlez:la loi n'est pas linéaire ni affine par rapport au taux de compression, la formule est
    r=1-(PI)^(-gamma/(gamma+1))
    Avec PI le taux de compression et et gamma une constante qui caractérise le gaz (ici l'air).
    Ainsi si on double PI, r n'est absolument pas doublé.

    Cordialement,

    en espérant que vous améliorerais vos "brouillons".

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  4. Les considérations technico-économiques ne sont pas le sujet de ce billet.

    Par ailleurs, aucun chiffre ici n'est calculé, simplement rapportés, étant le fruit d'une enquête sur le sujet. Je connais très bien cette loi (et par ailleurs, l'une des premières choses que l'on apprends sur le plan de l'anecdote est que les moteurs diesels ont des taux de compressions deux fois plus élevés que les moteurs à allumage commandé...sans pour autant doubler leur rendement).

    Mon ménage de printemps ayant lieu généralement en août, il va falloir vous montrer patient (d'autant plus que la situation est encore plus critique sur un autre de mes blogs).

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