Utilisation dans les moteurs
Trouver des alternatives au gasoil pour réduire la dépendance énergétique des populations vis-à-vis du prix de ce carburant mais aussi pour dynamiser l’économie locale est de plus en plus un impératif pour les zones rurales des pays en développement. Le gasoil est en effet utilisé non seulement pour les transports, mais aussi pour la motorisation des transformations agroalimentaires, l’artisanat (menuiserie bois, atelier mécanique), l’électrification rurale décentralisée et le pompage de l’eau.
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L’Huile Végétale Pure (HVP) de Jatropha constitue une de ces alternatives : elle peut se substituer partiellement ou totalement au gasoil utilisé par les moteurs diesel existant (pour en savoir plus sur les moteurs diesel). Le taux de substitution diffère d’un type de moteur à l’autre et de son contexte d’utilisation. Ces variations trouvent leur explication dans les différences de certaines propriétés physico-chimiques entre l’HVP et le gasoil, en particulier la viscosité et la température d’auto-inflammation (pour en savoir plus).
Si l’utilisation d’HVP dans les moteurs diesel est aussi vieille que l’invention du moteur, le quasi-monopole occupé par le gasoil pendant des décennies n’a pas permis le développement de référentiels terrain ou de documentation. Par conséquent, les producteurs d’HVP de Jatropha comme les futurs consommateurs se trouvent relativement dépourvus face à des questions comme « quelle qualité d’HVP est nécessaire ? », « faut-il adapter mon moteur et si oui comment ? », « quelles seront les conséquences d’une utilisation partielle ou totale d’HVP ? ».
Le réseau se propose donc d’intervenir principalement sur ces deux questions, (1) les conditions d’utilisation et (2) la qualité de l’HVP, en se focalisant plus particulièrement sur les usages dits stationnaires. Il s’agit en effet de moteur ou de conditions d’utilisation plus propice à l’HVP de Jatropha, et qui joue un rôle important dans le développement économique des zones rurales.
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Focus 1 : Améliorer les conditions d’utilisation de l’HVP dans les moteurs
Appuyer l’information des membres du réseau sur les conditions de fonctionnement des moteurs à l’HVP
Documenter et diffuser les bonnes pratiques d’utilisation de l’HVP, principalement pour les moteurs Lister et les groupes électrogènes : retours d’expérience des participants au réseau, mesures et observations complémentaires sur le terrain
Suivre la qualité de l’huile nécessaire au fonctionnement des moteurs dans ces différentes situations
Focus 2 : Accompagner la mise en œuvre et le suivi d’une norme qualité
Informer sur l’intérêt d’une norme de qualité de l’huile au niveau régional et faciliter la diffusion de la norme Malienne sur l’HVP Jatropha (pour en savoir plus)
Faire un retour d’analyses de qualité de l’huile aux institutions publiques pour contribuer à leur adaptation aux conditions réelles d’utilisation
Comparatif entre le gasoil et l’HVP Jatropha
Quelques caractéristiques comparées de l’HVP et du gasoil :
- La masse volumique : A températures égales, la masse volumique de l’HVP Jatropha est plus élevée que celle du gasoil (0,920 kg/m3 contre 0,836 kg/m3 à 20°C). Cette propriété n’est pas trop influente pour l’utilisation dans les moteurs diesel.
- La viscosité cinématique : A températures égales, la viscosité cinématique de l’HVP de Jatropha est plus élevée (10 à 15 fois) que celle du gasoil. Cette viscosité élevée pose des problèmes notamment à l’injection (usure des pompes à injection, problèmes de vaporisation) et peut mener à la formation de dépôts dans le moteur. Pour pallier à cela, une solution consiste à chauffer l’HVP de Jatropha afin d’abaisser sa viscosité. On peut également la mélanger avec du gasoil.
- Le pouvoir calorifique : Le pouvoir calorifique de l’HVP de Jatropha est plus faible que celui du gasoil (38,8 MJ/kg contre 43,2 MJ/kg). Cela signifie qu’à masse égale, l’HVP de Jatropha transporte moins d’énergie que le gasoil. Concrètement il en résulte une consommation plus importante des moteurs diesels tournant à l’HVP Jatropha.
- L’indice de cétane : Plus l’indice de cétane est élevé plus le carburant est apte à l’auto inflammation. Or l’indice de cétane de l’HVP jatropha est plus faible, que celui du gasoil (45 contre 50). Il en résulte un démarrage à froid plus difficile qu’avec du gasoil et une augmentation du niveau de bruit du moteur.
- Le point éclair : Il s’agit de la température à partir de laquelle les vapeurs d’un produit s’enflamment en présence d’une étincelle, dans des conditions standardisées. Le point éclair de l’HVP Jatropha est plus élevé que celui du gasoil (240°C contre 93°C). Cela n’a aucune influence sur le fonctionnement du moteur. Cela limite simplement le risque d’incendie lors du stockage d’HVP Jatropha.
- La teneur en soufre : Une haute teneur en soufre peut entraîner une usure plus importante du moteur et des émissions polluantes accrues. La teneur en soufre de l’HVP Jatropha est beaucoup plus faible que celle du gasoil.
Pour en savoir plus : Les caractéristiques à suivre de l’HVP de Jatropha.
Le Mali adopte la première norme sur l’HVP Jatropha
Une norme a été validée au Mali définissant les caractéristiques de l’HVP de Jatropha pour un usage dans les moteurs diesel stationnaires et mobiles et les méthodes pour les mesurer. Il s’agit de la norme MN-09-01/002:2011.
La norme a été définie par le Comité Technique Biocarburant au cours des années 2010 et 2011, sur impulsion de la Direction Nationale de l’Industrie (DNI) et de l’Agence Nationale de Développement des Biocarburants (ANADEB). Elle va permettre aux acteurs de la filière (producteurs d’HVP de Jatropha, utilisateurs de l’HVP, fournisseur de matériels), de disposer d’une référence commune. La norme est adaptée à la fois aux capacités de productions des huileries maliennes, et aux besoins des moteurs.
La norme s’achète auprès de la DNI. Elle ne peut être copiée et n’est donc pas disponible, même partiellement, sur ce site.
Pour en savoir plus :
Quelques notions sur les moteurs diesel
Principe de fonctionnement général d’un moteur diesel
"Article écrit sur base de fiches en cours de rédaction par les équipes ALTERRE Mali et Bénin."
Le principe du moteur diesel repose sur l’auto-inflammation du mélange carburant-air sans l’apport d’une source de chaleur externe comme le ferait une bougie qui produirait une étincelle sur les moteurs essences. Le cycle de fonctionnement se fait en 4 temps :
| 1/ Descente du piston dans le cylindre : admission d’air. Le volume d’air admis est toujours le même quelle que soit la sollicitation du moteur | 2/ Remontée du piston dans le cylindre : compression de l’air, élévation de la température, Injection du carburant dans le cylindre un peu avant le point mort haut |
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| 3/ Sous l’effet de la température élevée : inflammation du mélange carburant-air et détente des gaz engendrant la descente du piston | 4/ Remontée du piston qui va chasser les gaz brulés : échappement |
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Les moteurs à injection directe/indirecte
Des différences existent au niveau de la méthode d’injection du carburant. Dans tous les cas elle se fait par le biais d’un injecteur. Mais elle peut se faire à deux endroits :
- Dans une préchambre de combustion communicante avec le cylindre. Sa forme est étudiée afin de générer des mouvements de turbulences et améliorer le mélange air-carburant. On parle d’injection indirecte. Ces moteurs plus robustes sont les plus simples à adapter à l’HVP Jatropha car la température à l’interieur de la chambre de combustion est plus élevée (jusqu’à 500 °C). Il en résulte une meilleure combustion de l’huile de Jatropha. La bougie de préchauffage dessinée sur le schéma n’est pas systématique (en particulier, on ne la retrouve pas sur les moteurs Lister).
- Directement dans le cylindre au-dessus du piston. C’est la technologie des moteurs à injection directe. Il faut retenir que le lieu de la combustion est globalement plus froid que les moteurs à injection indirecte puisque la chambre de combustion est refroidie plus efficacement. Ici c’est la forme de la tête du piston qui est optimisée pour un meilleur mélange. C’est la technologie dominante actuellement. Bien que plus difficiles à adaptés, il est possible de les faire tourner à l’HVP Jatropha.
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