Automobile Air-conditioning - Its Energy and Environmental Impac

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Automobile Air-conditioning - Its Energy and Environmental Impac
__--R040336 9

            Automobile Air-conditionin g
          Its Energy and Environmental Impac t
                            Stéphane BARBUSSE • Laurent GAGNEPAIN

       Over the last three decades, automobile manufacturers have made a lot of progress i n
specific fuel consumption and engine emissions of pollutants . Yet the impact of these improve-
ments on vehicle consumption has been limited by increased dynamic performances (maxi -
mum speed, torque), increased safety (power steering and power brakes) and increase d
comfort (noise and vibration reduction, electric windows and thermal comfort) . Because of
this, the real CO2-emission levels in vehicles is still high in a context where road transport is a
major factor in the balance sheet of greenhouse gas emissions, thus in complying with the inter -
national climate convention.
     Although European, Japanese and Korean manufacturers signed an importan t
agreement with the European Commission for voluntarily reducing CO 2 emissions from their
vehicles, with a weighted average emission goal by sales of 140 grams per km on the MVE G
approval cycle by 2008, it has to be noted that the European procedures for measuring fue l
consumption and CO 2 emissions do not take accessories into account, especially air-condition-
ing (A/C).
      The big dissemination of this equipment—recognized as a big energy consumer and a s
using a refrigerant with a high global warming potential—led ADEME to implement a set of
assessments of AICs energy and environmental impact. In particular these assessments includ e
studies of vehicle equipment rates, analyses of impact on fuel consumption as well as regulate d
pollutant emissions in the exhaust, a characterization of the refrigerant leakage levels and a n
estimate of greenhouse gas emissions for all air-conditioned vehicles .
      This leaflet summarizes the results of these actions . All of these studies and additional
data are presented in greater detail in the document, "Automobile Air-conditioning" (ADEME
reference no . 4985 – 23 €) .

                                             ADEM E

                                 TRANSPORT TECHNOLOGIES DEPARTMENT
Automobile Air-conditioning - Its Energy and Environmental Impac
■
                                       A s7inunary of the                    etWitatiorls carried omi t
                                                      Air-conditioning distribution
       scales

          The rate of air-conditioning in new vehicle s                                    This distribution in sales has a direct conse-
       increased in France from under 15% in 1995 t o                                   quence, i .e . the air-conditioned fleet of vehicles i s
       over 60% by 2000 . This trend, begun as standar d                                growing significantly .
       equipment on high- and middle-range vehicle s
       and as an optional promotional offer (as little a s                              7"'/.7e fleet

       1 euro!) in smaller sized vehicles, will continue i n                              The evolutionary outlook carried out b y
       the coming years . This expansion in annual sales is                             ADEME, according to the present growt h
       continuing with about 70% penetration of thi s                                   hypotheses of the French automobile fleet an d
       accessory in both France and Europe for 2003 .
                                                                                        according to the "distribution law" given above ,
       Progressive saturation is expected according to a n                              leads to an evaluation of over 20 .7 million units
       "S curve", shown in the following graph, i .e . it is                            in the fleet by 2010 (2 of every 3 operating vehi-
       more than likely that the air-conditioning rate wil l
                                                                                        cles will be air-conditioned!), then 30 .5 million
       settle down at over 90% by 2010, reaching the dis-                               A/C equipped vehicles by 2020, i .e . nearly 88%
       tribution levels seen for the past years in Japa n
                                                                                        (nearly 9 vehicles of every 10 will be fitted out!) ,
       and the United States .
                                                                                        as shown in the following graph .

                      The evolving rate of new vehicles equippe d
                                 with air-conditioning
100%

                                                                                                        The evolving number of air6conditioned vehicle s
                                   •                                                              in the French passenger car fleet (in thousands of vehicles )
                               •
                                                                                        40,000

                                                                                        35,000
                                                                             N
                          t                                                  S
                                                                                        30,000

                      t
                                                                             L,
                                                                                        25,000
               Zi t                                                          X
           fi t
           e,                                                                U          20,000

        ~c~♦                                                                 â
                                                                                        15,00 0
                                                                             â
                                                                                        10,00 0

                                                                                         5,000
                      Europe
                                                                                                               N
                                                                                                             v V
                                                                                             0
                                        1955   1990    1995    2000   2005   2010

                                                              Fuel over-consumptio n
           To study the effect on consumption of fue l                                       The general observations on the second mea-
        used by automobile air-conditioning, over the pas t                             surement campaign are of a higher average over-
        few years ADEME carried out two test campaign s                                 consumption than in the first campaign (partly du e
        on market-representative vehicles and is presently                              to a hardening of the MVEG cycle), a tightening o f
        continuing its evaluation with the implementation                               over-consumption values for gasoline and diese l
        of a new measurement campaign . The tests carried                               (about 3 .2 1/100 km in the urban cycle) and a con -
        out in 1997 with UTAC used 20 vehicles and fol-                                 firmation of poor performances by turbo-charge d
        lowed on the initial evaluations done in 1996 ,                                 diesel vehicles . Moreover we note that over-con-
        which revealed considerable over-consumption                                    sumption is clearly higher for the urban part of th e
        (cf. ADEME summary, ref . 2471 – July, 1996) .                                   MVEG cycle than for the extra-urban cycle .
In the following table you have the main over-                                 NB : these results were obtained through tests
consumption values according to the test cycle :                               in a climate-controlled enclosure for measurin g
                                     Over-consumption in 1/100 k m             fuel consumption and pollutant emissions on a
                                      (% variations in parentheses )
                                                                               dynamometer . This measurement cell makes i t
                                Urban          Extra-urban          Mixed
                                 cycle            cycle             cycl e     possible to control the ambient air temperature
                                (ECE)            (EUDC)            (MVEG )     (here 30'Q and the hygrometrics (here 50% rela-
Gasolin e
                             +3 .1 (+31%)      +0.9(+16%)       +1 .7(+23%)    tive humidity), but does not contain a sunshin e
(average of 10 vehicles)
                                                                               apparatus or ensure airflow around the vehicle a s
Natural aspiration           +2.4(+26%)        +0 .7(+12%)      +13 (+19%)
                                                                               might be the case with a climatic wind tunnel .
Turbo-charged diesel         +4.0(+43%)        +1 .5(+28%) +2.5(+36%)
                                                                               Because of this, the test conditions of the air-con-
All diese l
(average of 10 vehicles)      +3.2(+35%)       +1 .1 (+20%)      +1 .9(+27%)   ditioning system should be considered as not very
Ext temp . = 30°C, Set temp. = 20°C, test on NMVEG cycle, cf. Dir. 98169.      harsh (30°C, 50% RH, no sun) .
                     Average over-consumption in 1/100 km
                     between the test with A/C on and off

Over-emissions of regulated pollutants (CO, HC, NOx and particulates )
   The results shown hereafter were obtained by                                of engine and the part of the test cycle assessed :
using a measurement dynamometer on the modi-
fied bases of directive 98/69 (the modified MVE G                                                      CO              HC            NOx            Particulates

cycle, canceling the first 40 seconds of cold idle) .                          Gasolin e

Although the values obtained are on the whole                                  Urban                  +17%             -0            +74%                —

higher than for the first campaign (because o f                                Extra-urban            +75%             -0            +51%                —

making the test cycle harder), the observed trend s                            Diese l

(especially relatively) are confirmed with a n                                 Urban                  -30%            -24%           +47%             +60%

increase of pollutants CO, NOx for gasoline an d                               Extra-urban            -28%            -23%           +27%             +32 %

NOx and particulates for diesel .                                              Ext temp . = 30°C, Set temp. = 20°C, test according to Dir. 98169—
                                                                               new MVEG cycle.
   The effects contained in the following tabl e                                             Average pollutant emissions measured in g/km
can be noted according to the pollutant, the type                                                  % spread between A/C on and off

                                                                 Refrigerant los s
    Automobile air-conditioning systems becaus e                                  combustion engine implies using a shaft seal ,
 of their design have a big drawback in terms o f                                 which is a major source of refrigerant loss .
 greenhouse gas emissions :
                                                                                  This architectural design requires careful main-
 • they use refrigerants (HFC : hydrofluorocarbons) ,                          tenance and means using and handling larg e
    the emissions of which have high impact on th e                            quantities of refrigerants (production, recovery,
    increase of greenhouse effect, i .e . the globa l                          recycling and disposal) .
    warming potential (GWP) of HFC-134a ,
    presently used in automobile air-conditioning, i s                            So as to make it possible to better understand
    1,300, which means that 1 kg of this HFC emit -                            the nature of escaping refrigerant emissions an d
    ted into the atmosphere has the same impact a s                            to provide the possibility of listing the hierarch y
    1 .3 tons of CO2 !                                                         of the responsibilities of various components, the n
                                                                               suggesting ways of limiting them, a set of action s
 • the constraints of placing devices under th e
    hood imply using flexible linking elements ,                               aimed at characterizing the emissions linked t o
   which pose not-insignificant problems of poros -                            leaks of the air-conditioning systems has bee n
    ity and permeability, not to mention imperfec t                            implemented by ADEME .
    refrigerant-tightness at the connections ;                                    An assessment of the emission levels of th e
  • to keep the fluid in a closed circuit, driving th e                        hoses and the connections on the one hand and
    air-conditioning compressor by the internal                                of the mechanical air-conditioning compressor on
the other, has been successfully carried out by th e          • for other compressors, the aging effect is clearl y
Centre d'énergétique (Center for Energy Studies)                characteristic since the estimated leakage rate s
of the Ecole des Mines de Paris .                               can vary from 15 g to 60 g/yr ., or ten-fold in rela-
                                                                tion to the emissions of new compressors unde r
                                                                     these conditions .
Rubber, boses and connection s
                                                                              Refrigerant-tightness test on 4 "new" compressors
   A dedicated test bench made it possible t o
                                                                                                  in rotatio n
characterize a series of components and to high -            6                                              7.3
                                                                                                                                                5.6
light the importance of component design fo r
their refrigerant-tightness, i .e . a range of 1 to 9
was recorded on 4 rubber hoses studied and from
1 to 20 on several connections, for which leakag e
volumes are nonetheless lower . According to th e
various leakage volume levels observed during
these test campaigns, what can be retained ,
according to the test pressure conditions, is tha t
new components have leakage volumes betwee n
                                                             0
1 g/yr. and 20 g/yr .                                             rpm 1,500 2,OOD 2,500 1,500 2,000 2,500 500 I$00 2,500 2,500 3,500 2,500 3,5DO
                                                                                                                                            _.,
                                                                                                                                                      2,500 3,500   2,500 3,500 1,500 2,500
                                                                                                                                                                                    __J
                                                                            no.2               no.2            no .2         no.3        on.3             .-4
                                                                                                                                                          -no           no.4          w. 5
                                                                            2 bars           2 .5 bars       2.9 bars      2 .9 bars     4 bars          2.9 bus       4 bars       2 .9 bar
                                                                                                                                                                                          s

77.-)e shaft seal of Me air=conditionin g
                                                                              Refrigerant-tightness test on 6 "used" compressor s
corepresso r                                                                                      in rotation
                                                                                                                                                                                    20
                                                             20
   A dedicated test bench also made it possible
                                                             18
to measure the leakage rates of two categorie s
                                                             16
of compressors of different brands and types fo r
                                                         T   14
varied operating conditions (in rotation, shu t
                                                         ~1 2
down and at different pressures of R134a in th e          v
                                                         C2 1 0
compressor) :                                            ~s
                                                         U

• new or practically new compressors (compres-                6

  sors having been in operation for a few hundre d            4

  hours for less than 6 months) ;
                                                              0       1
                                                                                                                                                                    ~500
• and used compressors, taken from circulatin g                     rpm      2,500      2,500       2,500         2,500           2,$X)   500            750                        750
                                                                             no. 6      no. 7       no. B                 no. 9                 no. 10                     m. 1 1
  vehicles, supplied by the VALEO CLIM Servic e                                                                               19 bars

  company .

We give the main lessons from this research belo w                Total air-conditioning loop
   Static mode tests, not illustrated in the presen t               The following elements may be kept in min d
document, show that the emission levels occur                    from these assessment campaigns :
between 0 .2 and 5 g/yr., depending on the com-
                                                                  • with the technology available on the marke t
pressor, for moderated test pressures and becom e
                                                                      today, it is possible to design automobile air-
very high, even unacceptable (several hundreds o f
                                                                      conditioning systems that emit about 10 g/yr . ;
grams per year) for some compressors under stron g
                                                                  • numerous current automobile air-conditioning
test pressure .
                                                                      systems can have typical leakage rates of fro m
   Dynamic mode tests (in rotation), shown below ,                    10 to 70 g/yr.
also give contrasting response "profiles", mos t
especially with used compressors .                                   These conclusions plead in favor of making a n
                                                                  effort in the design and/or selection of high-per-
   The leakage rate measured for "new" compres-                   formance components . They also shed light o n
sors is located between 1 g/ yr. to 6 g/yr., depending            the fact that in addition to the necessary action o f
on the rotary regime and the fluid pressure . Fo r                recovering HFCs during servicing and at end-of-
"used" compressors with typical operating pressure s              life, a possibility exists of eventually marketin g
of 2 .9 bars, tests showed two kinds of behavior:                 "filled for life" air-conditioning systems, whic h
 • some compressors have similar emission levels t o              would make the problem of the present uneve n
   those of new compressors with 2 .5 to 5 g/yr . ;               quality of servicing become less acute .
The current annual loss of refrigerants - What order of magnitude ?
     Based on the present average capacity of automobile air-conditioning systems, i .e . 775 g of HFC-
  134a (the capacity varying from 650 g to 900 g depending on the size and power of the air-condi-
  tioned vehicle) and for a 12-year life expectancy of the vehicle with the two final years withou t
  maintenance, the following assessment elements have been noted :
  - 15% annual leakage emissions, or 116 g/yr . ;
  - mass loss at servicing: 2 half charges, or 775 g/10 yrs . ;
  - charge emitted at end-of-life : a half charge, or 387 g/10 yrs .
      On the vehicle's balance sheet it must be verified that an emission of 232 g/yr . of HFC-134a ,
   or 30% of the initial charge, is obtained .
         For an optimistic improvement scenario for the three previous elements : annual leakage (limite d
   to 10%), servicing and end-of-life (20% of a half-charge for each), the total annual emission could b e
   limited to 93 g/yr. of HFC-134a . Nonetheless, such a release into the atmosphere represents a n
   equivalent emission of 120 kg of CO2 per year, or 10 g/km for a vehicle traveling 12,000 km/yr . Thi s
   value is not insignificant in relation to the average conventional emissions of new vehicles in 2002 ,
   i .e . 155 g/km of CO2 .

               Global impact in terms of the greenhouse effec t
   Given the knowledge acquired about over-con-             of CO2 equivalents . For 1995, the impact obtaine d
sumption and the levels of refrigerant emissions            was about 2 Mt of CO 2 , including 100 Kt for end-
through poor refrigerant-tightness, incidents, ser-         of-life, then, for the estimate up to 2010, abou t
vicing and end-of-life non-recovery, it becomes             4 .4 Mt of CO 2 and 0 .9 Mt of CO 2 for end-of-life ;
interesting to assess the impact of the spread of           by the end of the study period in 2020, impac t
automobile air-conditioning in the automobil e              reached 3 .6 Mt of CO 2 and 1 .6 Mt of CO 2 fo r
fleets in terms of the greenhouse effect, i .e . t o        end-of-life .
evaluate the quantity of CO 2 (or CO 2 equivalents )            Moreover an evaluation of the impact of usin g
ejected into the atmosphere, attributable to th e
                                                             HFC by activity sector in terms of CO2 emissions
presence of air-conditioning in automobiles o n
                                                             was carried out by the Centre d'énergétique d e
both the French and European levels .
                                                             l'Ecole des Mines de Paris within the framework
                                                             of the brainstorming by the "Fluorinated gases "
Fizinc e
                                                             working group within the French Interministeria l
    A simulation based on the forecast scenarios o f         Mission on the Greenhouse Effect (MIES) . Fo r
air-conditioning in the automobile fleet and on th e         automobile air-conditioning, this study supplies
evolution of this same fleet, with the intention of          evaluations of CO 2 emissions of an order of mag-
estimating the quantities of CO2 emissions (direc t          nitude in tune with the above-mentioned ADEM E
or indirect), was carried out by ADEME for Franc e           simulation . It also gives access to an estimate o f
between 2000 and 2020 .                                      the foreseeable gain potential of CO 2 according to
    For that, values of estimated annual refrigeran t        the efforts carried out on the aspects of the A/ C
                                                             system's technological quality, servicing phase s
loss were required in parallel with the scenario s
of fleet evolution . The following hypotheses wer e          and end-of-life .
retained : 30% loss per year (including operations ,             This study's estimates of the impact of usin g
servicing and end-of-life) for systems put in ser -          air-conditioning lead to the following responsibil-
vice since 1995, then improvement of refrigerant -           ity levels for France : 4 to 4 .5 million tons of CO 2
tightness after 2000, reducing this loss to abou t           equivalents up to 2010 . This highlights the exis-
20% of the charge, then 10% after 2010 . Thes e              tence of a considerable repository of savings (u p
estimates led to a high estimation of the impact o f         to -3 Mt CO2 eq .) if determined actions for limit-
the spread of automobile air-conditioning in terms           ing emissions are imposed, as the following graph
shows, where 3 scenarios for action are simulated :               recovery at servicing .
          - Scenario 1 : business as usual .                                - Scenario 3 : improved refrigerant tightness +
          - Scenario 2 : improved refrigerant tightness +                   recovery at servicing + recovery at end-of-life .

                                Emissions of R134a in CO 2 equivalent of automobile air-conditioning systems
      in thousands
      oftons
4,500-1

4,00 0

3,500

3,000

2,500

2,000

1 .50 0

1,000

   500

     0
                                                                                                                                                    12

          77îe Eut-opectn Union - Potenticil of C(? .>
          emissions lintitcttio n
             Within the framework of the work by the Euro-                    • the second corresponds to an effort to improv e
          pean Climate Change Program (ECCP), ADEM E                             the energy performances of air-conditioning sys-
          has carried out an evaluation of what's at stake i n                   tems (the "efficient air-conditioning" scenario) .
          limiting automobile air-conditioning-related CO 2                      The calculations of CO 2 emissions of just th e
          emissions on a European scale .                                     air-conditioned vehicles with the A/C on leads b y
             It should be noted that the voluntary accord o f                 comparison to possible CO2 savings between the
          European Automobile Manufacturers Associatio n                      "BAU" scenario and the "efficient air-conditioning "
          (ACEA) and the goal of the European Union on                        scenario . A cumulative C O2 emission reduction of
          CO 2 emissions from vehicles (140 g/km by 2008 ;                    10 Mt is obtained for 2008 and 31 Mt for 2012 for
          120 g/km by 2012) do not at present include the                     this measurement dealing only with the energy
          use of auxiliary equipment .                                        efficiency aspect of air-conditioning systems . Th e
                                                                              following graph illustrates these data :
             ADEME's evaluation factored in the two kinds
          of direct and indirect greenhouse gas effect (th e
          loss of refrigerants and fuel over-consumptio n                                            CO2 savings-improved A1C
                                                                                   Annual                                                 Cumulative
          respectively) .                                                          Kt CO2                                                    Kt CO 2
                                                                       8,000                                                                              3,500

             For fuel considerations, to the average evolu-
                                                                       7,000              Annual CO2 savings with improved A/C              31 .3         3,000
          tion of fuel consumption expressed in CO 2 g/k m                             ■ Cumulative CO 2 savings with improved A/ C
          of the conventional scenario (the Europea n                  6'000
                                                                                                                                                          2,500
          Union—European Automobile Manufacturer s
                                                                       5,000
          accord, "EU-ACEA", on reducing vehicle con-                                                                                                     z,000
          sumption : goals without factoring in auxiliary              4,000

          equipment, 140 g/km of CO 2 by 2008, 120 g/km                                                                               }                  —1,500
                                                                       3,000
          by 2012) we applied factors of over-consumptio n
                                                                                                                         10 .01
                                                                                                                                  _                       1,00 0
          due to functioning air-conditioning for tw o                    z,00 0
          hypotheses :
                                                                          1,000                                     _                                     500
           • the first corresponds to the usual technologica l
             evolution of air-conditioning (the "Business A s                 o~                         .
                                                                                   2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 201 2
              Usual" scenario) .
                                                                     11 1
                                                                      6
                                                                     III
To evaluate what's at stake in limiting refriger-                          lative CO2 eq . emission reduction of 11 .3 Mt CO 2
ant emissions, we carried out a comparison o f                               for 2008 and 37 .4 Mt for 2012 is obtained for this
HFC emissions (then CO 2 via the Global Warmin g                             measurement dealing with the fluid sector :
Potential, GWP, of the refrigerant) between tw o                                                        CO2 savings-improved A/ C
                                                                                     Annua l                                                 Cumulative
scenarios :                                                                          Kt CO 2                                                    Kt CO2
                                                                          10,000 -                                                                         40,000
• one, as with over-consumption, correspondin g                                                                                                37.4 -
  to a normal technological evolution of the sys-                          9,000—           Kt CO2/year saving s
  tems ("BAU") ;                                                                          ■ Cumulative Kt CO 2 savings                                      30,000
                                                                           8,000
• the other corresponding to an effort on th e
                                                                           7,000
  refrigerant-tightness aspect of the A/C loop an d                                                                                                         20,000
  the recovery operations during servicing and a t                         6,000
    end-of-life ("improved HFC emission levels") .                         5,000
                                                                                                                                                            10,00 0
   In both cases we are interested in new vehi-                            4,000                                          11 .3
cles introduced into the automobile fleet startin g
                                                                           2,00 0                                                                           5,00 0
in 2000, then taking their survival in the fleet int o
account (and thus vehicles removed) and their ini-                         1,000                                  -

tial emissions levels . By limiting HFC loss a cumu-                            0
                                                                                                                                                          1 0
                                                                                      2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 201 2

   ADEME's work presented above was included in the European Program for Preventing Climate Chang e
Long Report (ECCP–Long Report*), which defines for the Commission the greenhouse gas limiting strate-
gies . A reduction potential of from 2 to 4 Mt CO2/yr. has been identified for automobile air-conditioning ,
and ultimately including the operation of this equipment in the certification tests of vehicles is foreseen .
'   ECCP-Long Report, June, 2001 - http ://europa .eu .int/comm/environment/climat/eccp .htm

      Excerpt from the final "ECCP-Long Report", June, 200 1

      Potential for CO 2 savings : possibly 2 to 4 Mt/yr

           Air-conditioning in new cars is rapidlypenetrating the market. The share of new cars equipped with
       air-conditioning is expected to rise from 20% to nearly 100% over the next decade . An impact on th e
       emission of greenhouse gases can arise either through increased fuel consumption or the release o f
      fluorinated gases . The increase offuel consumption is estimated to be about 5% on average according
       to various detailed studies . During the next decade more efficient air-conditioning systems are expected
       to be introduced on vehicles to minimize the impact on greenbousegas emissions. The Commission services
       are also considering appropriate steps to include air-conditioning systems in mandatory vehicle testing .
■
                                      Conchis i on/Outlook
   Given the results on over-consumption an d                 sector for present air-conditioning systems usin g
over-emissions of the pollutants induced by air -             R134a ;
conditioning, the energy efficiency of the refriger-          - developing a measurement methodology fo r
ation loop must be improved . As an example, w e              the regulatory factoring in of air-conditionin g
can note than an optimized external control com-              energy consumption in the certification proce-
pressor ought to make it possible to reduce over -            dures of new vehicles .
consumption up to twofold . Moreover, give n
                                                               In this sense and in continuity with the evalua-
R134a refrigerant leaks throughout the whole life -
                                                            tions presented in this leaflet and given in greate r
cycle of an air-conditioning system, actions must
                                                            detail in "Automobile Air-conditioning" (ADEM E
be carried out to limit them and to examine ne w
                                                            reference 4985 - 23 €), the Agency is presentl y
refrigerants with a low global warming potentia l
                                                            participating in new studies that correspond t o
for the atmosphere .
                                                            those avenues already cited, such as :
   It is thus important to implement two sorts o f          - "the in-put of the compressor's external control" ,
   action as soon as possible :
                                                            - "air-conditioning in hybrid vehicles" ;
• Research activities aimed at :
                                                            - "the pre-conditioning of the vehicle" ;
  - improving the energy efficiency of air-condi-
                                                            - "reversible air-conditioning operating with CO 2 " ;
  tioning systems ;
                                                            - "studying refrigerant blends of HFC and CO 2 " ;
  - reducing the demanded refrigerating power by
  optimizing the vehicle's thermics and by activ e          - "the methodology of measuring air-conditionin g
  or passive pre-conditioning at a stop ;                   consumption" ;
  - reinforcing the refrigerant-tightness of the A/ C       - "brainstorming on a European-wide level abou t
  loop operating with HFC-R134a ;                           maintaining the R134a process" ;
  - perfecting and developing systems operatin g            - "real-use measurements on instrumented vehi-
  with new refrigerants (hydrocarbons, CO 2 ,               cles" .
  HFC/CO 2 blends, etc .) .
                                                               The findings of this work will be part of a ne w
• regulatory actions :                                      synthesis that will include the data from an up -
  - regulating and creating an efficient recovery           coming campaign of vehicle tests .

                                                                                                                     s

                                                ADEM E

                         Agence de l ' Environnement et de la Maîtrise de l ' Énergi e
                               Département Technologies des Transport s
                                500, route des Lucioles - 06560 Valbonne
La climatisation automobil e
        Impact énergétique et environnementa l
                              Stéphane BARBUSSE • Laurent GAGNEPAI N

      Durant les trois dernières décennies, les constructeurs automobiles ont réalisé d'impor-
tants progrès sur la consommation spécifique de carburant et les émissions de polluants du
moteur. Cependant, l'impact de ces améliorations sur la consommation des véhicules a été
limité par l'accroissement des performances dynamiques (vitesse maximale, couple), des pres-
tations de sécurité (direction et freinage assisté ou intelligent) ou de confort (réduction de s
bruits et vibrations, lève-vitres et confort thermique) . De ce fait, le niveau réel de rejets de CO2
des véhicules est encore élevé, dans un contexte où les transports routiers ont une grande res-
ponsabilité dans le bilan des émissions de gaz à effet de serre, et donc dans le respect de l a
convention internationale sur le climat .
      Bien que les constructeurs européens, japonais et coréens aient signé un accord impor-
tant avec la Commission européenne sur la réduction volontaire des émissions de CO 2 de leurs
véhicules, avec un objectif d'émission moyenne pondérée par les ventes de 140 grammes pa r
km sur le cycle d'homologation MVEG en 2008, il convient de noter que les procédures euro-
péennes de mesure des consommations et des rejets de CO 2 ne prennent pas en compte le fonc-
 tionnement des auxiliaires, notamment celui de la climatisation .
      L'essor de cet équipement, reconnu comme étant très consommateur d'énergie e t
employant un fluide frigorigène à fort potentiel de réchauffement de l'atmosphère, a condui t
 'ADEME à mettre en place une série d'actions d'évaluation de son impact énergétique et envi-
ronnemental . Elles comportent notamment l'étude du taux d'équipement des véhicules, l'ana -
lyse des effets sur la consommation de carburant, ainsi que sur les rejets de polluant s
réglementés à l'échappement, la caractérisation des niveaux de fuite en fluide frigorigène, pui s
l'estimation des rejets de gaz à effet de serre de l'ensemble des véhicules climatisés .
       Cette plaquette présente une synthèse des résultats de ces actions . L'ensemble de ces études,
ainsi que des données complémentaires sont présentés plus en détail dans l'ouvrage "La climati-
sation automobile" (référence ADEME 4343 — 23 €) •

                                              ADEM E

                                DÉPARTEMENT TECHNOLOGIES DES TRANSPORTS
Diffusion de la climatisatio n
        antes                                                                         2010, atteignant les niveaux de diffusion observé s
                                                                                      depuis quelques années au japon et aux États-Unis .
      Le taux d'équipement des véhicules neufs a cru e n
      France de moins de 15 % en 1995 à plus de 60 % e n                              Cette diffusion dans les ventes induit une consé-
      l'an 2000 . Ce mouvement, amorcé par une diffusio n                             quence directe : la proportion du parc climatisé croît
      en série sur les véhicules haut de gamme et milie u                             de manière significative !
      de gamme et en option par offres promotionnelle s
      ( . . . jusqu'à la clim . à 1 €! . . .) pour des véhicules d e                  Parc
      taille moindre, se maintiendra dans les prochaine s                             La perspective d'évolution effectuée par l'ADEME ,
      années . Cette expansion dans les ventes annuelles s e                          selon les hypothèses actuelles de croissance d u
      poursuit actuellement avec une pénétration de c e                               parc automobile français et selon la "loi de diffu-
      système, en France comme en Europe, de l'ordre d e                              sion" présentée plus haut, conduit à une évalua -
      70 % pour 2003 . Une saturation progressive, selo n                             tion de plus de 20,7 millions d'unités dans le par c
      une "loi en S", illustrée dans le graphique ci-après es t                       en 2010 (2 véhicules en circulation sur 3 seron t
      attendue : selon toute vraisemblance le taux d'équi-                            alors climatisés !) puis de 30,5 millions de véhi-
      pement s'établira au-delà de 90 % à compter de l'a n                            cules équipés à l'horizon 2020, soit près de 88 %
                                                                                      (près de 9 véhicules sur 10 équipés !), comm e
             Évolution du taux d'équipement des véhicules neufs
                                                                                      l'illustre le graphique suivant .
                        en climatisation automobile
100%_ -

9o0                                 + +                                                                 Évolution du nombre de véhicules climatisé s
                                                                                                du parc de véhicules légers français (en milliers de véhicules )
80%]                                                                                  40000
                                r

                                                                                      35000 —
                            i
                           ~                                            Â             30000
                       '                                                C
                 Zo                                                     £                           parc
                                                                                      25000
               4~                                                       a
             a                                                          ô
                                                                                      20000 —
          a~                                                            3
        PF                                                              a
                                                                                      15000 —

                                                                                      10000 —

                                                                                       5000 —
                      Europe

                                                                                          0
                                    1985   1990    1995   2000   2005   2010                                                                     201 5

                                             Surconsommation de carburan t
       Afin d'étudier l'effet sur la consommation de carbu-                           Les constats généraux sur la deuxième campagne d e
       rant de l'utilisation de la climatisation automobile ,                         mesures sont une surconsommation moyenne plu s
       l'ADEME a mis en place au cours des dernière s                                 élevée que lors de la lm campagne (en partie due a u
       années deux campagnes d'essais sur des véhicule s                              durcissement du cycle MVEG), un resserrement de s
       représentatifs du marché et poursuit actuellement so n                         valeurs de surconsommations pour les essence e t
       évaluation avec la mise en place d'une nouvelle cam -                          Diesel (autour de 3,2 1/100 km en urbain), ainsi qu e
       pagne de mesures . Les tests conduits en 1997 auprè s                          la confirmation des mauvaises performances de s
       de l'UTAC portaient sur 20 véhicules ; ils faisaien t                          Diesel suralimentés . De même, on peut noter qu e
       suite aux premières évaluations, menées en 1996, qu i                          les surconsommations sont nettement plus élevée s
       avaient révélé des surconsommations importante s                               pour la partie urbaine que pour la partie extra -
       (cf. synthèse ADEME, réf. 2471 — juillet 1996) .                               urbaine du cycle MVEG .
                                                                               II I
                                                                               2

                                                                               III
Voici, sous forme de tableau, les principales valeur s                                  Note : ces résultats ont été obtenus au moyen d'es-
de surconsommation selon le cycle d'essais :                                            sais en enceinte climatique pour mesure sur banc à
                                     Surconsommation en 1/100 k m                       rouleaux des consommations de carburant et d'émis-
                                   (entre parenthèses variation en % )
                                                                                        sions de polluants . Cette cellule de mesure perme t
                               Cycle             Cycle             Cycl e
                                              extra-urbain         mixte
                                                                                        un contrôle de température de l'air ambiant (ic i
                               urbain
                               (ECE)            (EUDC)            (MVEG )               30 °C) et d'hygrométrie (ici 50 % d'humidité relative) ,
                           + 3,1 (+ 31 %) + 0,9 (+ 16 %) + 1,7 (+ 23 % )
                                                                                        mais ne dispose pas de dispositif d'ensoleillement ,
(moyenne 10 véhicules)
                                                                                        ni n'assure un écoulement d'air autour du véhicul e
      , i atmosphérigE     + 2,4 (+ 26 %) + 0,7 (+ 12 %) + 1,3 (+ 19 %)
    .........                                                                           comme cela peut être le cas pour une soufflerie cli-
- i stil suralimenté       + 4,0 (+ 43 %) + 1,5 (+ 28 %) + 2,5 (+ 36 %)
        Diesel)
                                                                                        matique. De ce fait, les conditions d'essais du sys-
                                                                                        tème de climatisation doivent être considérée s
(moyenne 10 véhicules)     + 3,2 (+ 35 %) + 1,1 (+ 20 %) + 1,9 (+ 27 %)
                                                                                        comme peu sévères (30 °C, 50 %HR, pas de soleil) .
T extérieure = 30 °C,T consigne = 20 °C, essai sur cycle NMVEG cf Dir. 98/69 .
                  Surconsommations moyennes en 1/100 k m
         entre l'essai climatisation en marche et sans climatisation

Surémission de polluants réglementés (CO, HC, NOx et particules)
Les résultats exposés ci-après ont été obtenus pa r                                     tableau ci-après selon le polluant, le type de motori-
mesures sur banc à rouleaux, sur les bases modi-                                        sation et la partie du cycle d'essais considérés :
fiées de la directive 98/69 (cycle MVEG modifi é                                                                 CO              HC            NOx          Particules

supprimant les 40 premières secondes de ralenti à                                        Essence

froid) . Si les valeurs obtenues sont, dans l'ensemble ,                                 Urbain                + 17%             -0          +74%                  —

plus élevées que lors de la lre campagne (du fait d e                                    Extra-Urbain          +75%              -0          +51 %                 —

la sévérisation du cycle d'essais), les tendance s                                       C3is_ .

observées (notamment en relatif) se confirment avec                                      Urbain                 -30%           -24%          +47%            +60 %

une augmentation des polluants CO, NOx pour le s                                         Extra-Urbain           -28%           -23%          +27%            +32 %

essence et des polluants NOx, Particules pour le s                                       T extérieure = 30 °C, T consigne = 20 °C, essai selon Directive 98169 —
                                                                                         nouveau cycle MVEG.
 Diesel .
                                                                                                     Émissions moyennes de polluants mesurés en g/k m
 On pourra retenir les impacts figurant dans le                                              Écart en Y. entre essai climatisation en marche et sans climatisatio n

                                                Pertes de fluides frigorigèll : -s
 Les systèmes d'air conditionné automobile possèden t                                        le fluide en circuit fermé, l'emploi d'un joint tour-
 un inconvénient fort, de par leur conception, e n                                           nant, source d'une grande partie des pertes de fluide .
 termes de rejets de gaz à effet de serre :
                                                                                         Cette conception architecturale impose une main-
    ils utilisent des fluides frigorigènes (HFC : hydro-                                 tenance rapprochée et entraîne l'utilisation et l e
    fluorocarbone), dont les rejets possèdent u n                                        maniement de grandes quantités de fluide frigori-
    impact très fort sur l'accroissement de l'effet d e                                  gène (production, récupération, recyclage et élimi-
    serre : le pouvoir de réchauffement global (PR G                                     nation) .
    ou GWP pour Global Warming Potential) de l'HF C
    "R134a", actuellement utilisé en climatisation auto -                                Afin de permettre une meilleure compréhension des
    mobile, est de 1300 ce qui signifie que 1 kg de                                      natures des émissions fugitives de fluides frigori-
    ce HFC émis à l'atmosphère a autant d'effet que                                      gènes et d'offrir la possibilité de hiérarchiser les res-
    1,3 tonne de CO 2 !                                                                  ponsabilités de différents composants, puis d e
                                                                                         proposer des axes de limitation, un ensemble d'ac-
     les contraintes d'implantation sous capot suppo-
                                                                                         tions visant à caractériser les émissions liées au x
     sent l'emploi d'éléments de liaisons flexibles ,
     sources de problèmes non négligeables de poro-                                      fuites des systèmes de climatisation a été mis e n
                                                                                         place par l'ADEME .
     sité et de perméabilité, ainsi que d'étanchéité non
     parfaite aux raccords ;                                                             Ainsi, une évaluation des niveaux de rejets de s
     l'entraînement du compresseur de la climatisation                                   composants "flexibles" et "raccords" d'une part, d u
     par le moteur thermique implique, pour maintenir                                    "compresseur mécanique de climatisation" d'autre
                                                                                 il l
                                                                                  3
part, a pu être menée à bien par le Centre d'énergé-                     pour d'autres compresseurs, l'effet du vieillisse -
tique de l'École des Mines de Paris .                                    ment est nettement caractérisé, puisque les débit s
                                                                         de fuites estimés atteignent alors 15 g à 60 g/an ,
                                                                         soit un facteur 10 par rapport aux émissions des
Flexible ,,     'reeor€ '
                                                                         compresseurs neufs dans ces conditions .
Un banc d'essai spécifique a permis de caractérise r
                                                                                                           ,sai d'étanchéité en rotatio n
une série de composants et de mettre en évidenc e
                                                                                                           aur 4 compresseurs "neufs "
l'importance de la conception des composants su r                  6                                             _-7,3                                        —S

leur étanchéité : un écart de 1 à 9 a été enregistr é                                                                                                                   b

                                                                   5                                                                         ~..~..~._        _                                   _              _. _ ._
sur 4 flexibles étudiés et de 1 à 20 sur plusieurs rac-                                                                          4,7
                                                                                         46
cords, pour lesquels les débits de fuites sont toute -      c

fois plus faibles . On peut retenir que, d'après le s          v
                                                                                                                                                                                                  3,4

différents niveaux de débits de fuite constatés duran t             3                                  3                                          2,8
                                                                                                                                                         ,.       ,_        ...

ces campagnes d'essais, selon les conditions de pres-
                                                                                                               ~6
                                                                                                                                                                                  â~4
                                                                    2
                                                                                              1,6                          1 5
sion d'essais, les composants neufs possèdent des                                                                                      ~13
                                                                    1                                                                                                                                            pl7 -
émissions fugitives se situant entre 1 g/an et 20 g/an .
                                                                                                                                                                                                                 e
                                                                    o
Compresseur de c1imatis,rtio n                                      trrmn 1500 2000 250(1 1500 2000 2500 500 1500 2500 2500 3500 2500 3500 2500 35(X1 2500 3500 1500 250 0

Joint tournant                                                                   n'2                  n'2                  n' 2              n'3              n'3                  n'4        n'4            n' 5
                                                                                2 bars              2,5 bars             2,9 bars          e bars             4 bus               49 bars    4 bars        2,9 bars

Un banc spécifique a également permis la mesure de s
                                                                                                           Essai d'étanchéité en rotatio n
débits de fuites sur deux catégories de compresseurs                                                       sur 6 compresseurs "usagés"
de marque et de type différents, pour des conditions                                                                                                                                                       20
                                                                   20

de fonctionnement variées (rotation, arrêt et diffé-               18

rentes pressions de R134a dans le compresseur) :                   16

   des compresseurs à l'état neuf ou quasi-neu f            r 14
                                                           ~1 2
   (compresseurs ayant fonctionné pendant quelque s         v
                                                           ,2 1 0
   centaines d'heures durant moins de 6 mois) ;            b        8

   et des compresseurs usagés, démontés sur de s           Q        6
   véhicules en circulation, fournis par la sociét é                4

   VALEO CLIM Service .                                             2

                                                                    0
Nous reportons ci-après les principaux enseigne-                        tr/mn
                                                                                û û 2500 i 2500                                            2500         i 500                     750       500            750
                                                                                 n' 6         n' 7             n' 8                 n° 9                               n' 10                      n' 1 1
ments de ces investigations .                                                                                                          2,9 bar
                                                                                                                                            s

Les essais en mode statique, non illustrés dans le pré -
sent document, ont montré que les niveaux de rejet s                    Boucle de climatisation complrite
évoluent entre 0,2 à 5 g/an, selon le compresseur,
                                                                        On peut retenir de ces campagnes d'évaluation le s
pour des pressions d'essais modérées et deviennen t
                                                                        éléments suivants :
très élevés voire inacceptables (plusieurs centaine s
de gramme/an) pour certains compresseurs, sou s                           avec des technologies disponibles sur le marché, i l
une forte pression d'essai .                                              est possible de concevoir des boucles de climatisa -
                                                                          tion automobile émettant de l'ordre de 10 g/an ;
Les essais en mode dynamique (rotation), illustré s
                                                                          de nombreuses boucles de climatisation automo-
ci-après, fournissent également des "profils" d e
                                                                          bile actuelles peuvent présenter des débits de
réponse contrastés plus particulièrement dans le ca s
                                                                          fuites typiques compris entre 10 et 70 g/an .
des compresseurs usagés .
                                                                        Ces conclusions plaident en faveur de la réalisatio n
 Les débits de fuite mesurés pour les compresseurs
                                                                        d'un effort dans la conception et/ou la sélection d e
 "neufs" se situent entre 1 g/an à 6 g/an selon l e
                                                                        composants de performances élevées . Elles metten t
 régime de rotation et la pression du fluide . Pour les
                                                                        également en lumière le fait qu'en complément de s
 compresseurs "usagés", pour des pressions typique s
                                                                        nécessaires actions de récupération des HFC, lor s
 de fonctionnement de 2,9 bars, les essais ont révél é
                                                                        des phases de maintenances et en fin de vie, un e
 deux types de comportement :
                                                                        possibilité existe, à terme, de mise sur le marché d e
   certains compresseurs ont des niveaux d'émission s                   climatisations "remplies à vie", ce qui rendrait moin s
   similaires à ceux des compresseurs neufs avec 2, 5                   sensible le problème de la qualité actuelle no n
   à 5 g/an ;                                                           homogène des opérations de maintenance .
                                                           ui
                                                           4

                                                           III
Pertes annuelles actuelles de fluide frigorigène - Quel ordre de grandeur ?

  Sur la base de la capacité actuelle moyenne des circuits de climatisation automobile soit 775 g de HF C
  R134a (capacité variant de 650 g à 900 g, selon la taille et la puissance des véhicules à climatiser), et pou r
  une durée de vie des véhicules de l'ordre de 12 ans avec deux dernières années de vie sans maintenance ,
  les éléments d'évaluation suivants sont retenus :
  - émissions fugitives annuelles de 15 %, soit 116 g/an ;
  - masse perdue lors des maintenances : 2 demi-charges, soit 775 g/10 ans ;
  - charge émise à la fin de vie : une demi-charge, soit 387 g/10 ans .
   On vérifie que l'on obtient sur le bilan d'utilisation du véhicule un rejet situé à un niveau de 232 g/an d e
   HFC R134a, soit 30 % de la charge initiale .
   Pour un scénario optimiste d'amélioration sur les trois postes précédents : fuite annuelle (limitée à 10 %) ,
   maintenance et fin de vie (20 % d'une demi-charge pour chaque), le rejet total annuel pourrait être limit é
   à 93 g/an de HFC R134a . Toutefois une telle mise à l'atmosphère représente quand même une émissio n
   équivalente de 120 kg de CO 2 par an, soit 10 g/km pour un véhicule parcourant 12 000 km/an . Cett e
   valeur est non négligeable par rapport aux émissions conventionnelles moyennes des véhicules neufs e n
   2002, à savoir 155 g/km de CO 2 .

                           ,'pact global en termes d'effet de serre
Compte tenu des connaissances acquises sur la sur -          d'équivalents CO 2 . En effet, pour l'année 1995, l'im-
consommation et sur les niveaux d'émissions d e              pact obtenu était de l'ordre de 2 Mt CO 2 dont 100 kt
fluides frigorigènes par défaut d'étanchéité, inci-          pour la fin de vie, puis pour l'estimation à l'horizo n
dents, maintenance et fin de vie sans récupération, il       2010, de 4,4 Mt CO 2 et 0,9 Mt CO 2 pour la fin de vie
s'avère intéressant d'évaluer l'impact de la diffusio n      et pour la fin de la      période d'étude    en 2020   le s
de la climatisation automobile dans les parcs auto -         impacts   atteignent   3,6 Mt CO 2 et 1,6 Mt CO 2 pour l a
mobiles en termes d'effet de serre, c'est-à-dire d'éva-      fin de vie .
luer la quantité de CO2 (ou d'équivalent CO 2 ) émise        Par ailleurs, une évaluation des impacts de l'usag e
à l'atmosphère, imputable à la présence d'un équi-           des HFC par secteur d'activité en termes de rejet s
pement de climatisation à bord des automobiles, à            de CO 2 a été menée par le Centre d'énergétique d e
la fois au plan national et européen .
                                                             l'École des Mines de Paris, dans le cadre de s
                                                             réflexions du groupe de travail "Gaz fluorés" de la
Fr,irwa
                                                             Mission interministérielle de l'effet de serre (MIES) .
Ainsi, une simulation, basée sur les scénarios prévi-        Pour le cas de la climatisation automobile, cett e
sibles de pénétration de la climatisation dans le par c      étude fournit des évaluations de rejets de CO 2 d'un
automobile et sur l'évolution de ce même parc ,              ordre de grandeur conforme à la simulation d e
visant à estimer les quantités de rejets de CO 2 (direct     PADEME, précédemment citée . Elle donne pa r
et indirect), a été menée par l'ADEME pour la Franc e        ailleurs accès à une estimation du potentiel de gai n
sur la période 2000-2020 .                                   CO 2 envisageable, selon les efforts réalisés sur les
                                                             plans qualités techniques, phases d'entretien et fi n
Pour cela, des valeurs de pertes annuelles de fluide
frigorigène estimées étaient nécessaires, en parallèle       de vie du dispositif .
des scénarios d'évolution du parc . Les hypothèses           Les estimations d'impacts de l'usage de la climatisa-
suivantes ont été retenues : pertes de 30 % par a n          tion de cette étude conduisent aux niveaux de res-
(incluant fonctionnement, maintenance et fin de vie )        ponsabilités suivants pour la France : 4 à 4,5 million s
pour les systèmes mis en service depuis 1995, pui s          de tonnes d ' équivalents CO2 à l'horizon 2010 . Cel a
amélioration de l'étanchéité au-delà de 2000, rédui-         souligne l'existence d'un important gisement d'éco-
sant cette perte à un niveau de 20 % de la charge ,          nomies (jusqu'à - 3 Mt éq . CO2), si des action s
puis 10 % au-delà de l'an 2010 . Ces estimations on t        volontaires de limitations des rejets sont initiées ,
conduit à une estimation élevée de l'impact de l a           comme l'illustre le graphique suivant dans leque l
diffusion de la climatisation automobile en termes           3 scénarios d'actions sont simulés :
- Scénario 1 : laisser aller.                                              - Scénario 3 : étanchéité améliorée + récupératio n
          - Scénario 2 : étanchéité améliorée + récupération lor s                   lors des maintenances + récupération en fin de vie .
          des maintenances .

                                          Émissions de R 134a en équivalent CO2 des systèmes de climatisation automobil e
          en milliers
          de tonnes

"0"
4 000

3 500

3000

2 50 0

2000

1500

1000

  500

     0
         1994       1995    1996   1997     1998                                                                                               2010   2011       201 2

           Ui ton européenne -
                2                                                                            la deuxième à un effort d'amélioration des perfor-
           Ci, `  !?t k1!' !ir- t,itfon (Yrç rp ntç
                      t1f                                      r k? CO-?1                    mances énergétiques des systèmes de climatisatio n
                                                                                             (scénario "climatisation efficace") .
           Dans le cadre des travaux du programme europée n
           de lutte contre le changement climatique (ECCP) ,                             Les calculs des émissions de CO 2 des seuls véhicules
           PADEME a réalisé une évaluation des enjeux de limi-                           climatisés durant le fonctionnement de la climatisa -
           tation des rejets de CO 2 , liés à la climatisation auto -                    tion conduit par comparaison aux économies d e
           mobile, à l'échelle européenne .                                              CO 2 possibles entre le scénario "BAU" et le scénari o
                                                                                         "climatisation efficace" . Il est obtenu un évitemen t
           Il convient de noter que l'accord volontaire ACE A
                                                                                         cumulé de rejets CO 2 de 10 Mt pour l'année 2008 e t
           des constructeurs automobiles européens et l'objectif
                                                                                         31 Mt pour l ' année 2012, pour cette mesure portant
           de l'Union européenne sur les rejets de CO 2 des
                                                                                         uniquement sur le volet efficacité énergétique de s
           véhicules (140 g/km en 2008 ; 120 g/km en 2012 )
                                                                                         systèmes de climatisation . Ces données sont illus-
           n'ont pour l'heure pas inclus le fonctionnement des
                                                                                         trées ci-après :
           auxiliaires .
           L'évaluation de l'ADEME a pris en compte les deu x                                                    CO2 saving - improved A C
                                                                                             annual                  r-nnsnmption reductio,                  cumulated
           types d'émissions, directe et indirecte, de gaz à effe t                          KT CO2                                                            KT CO 2
                                                                                  8000                                                                                    350 0
           de serre (respectivement pertes de fluide frigorigèn e
           et surconsommations de carburant) . . .                                7000                annual CO 2 saving with improved AC                    31,3
                                                                                                                                                                          3000
                                                                                                      cumulated CO 2 saving with improved AC
           Pour le poste carburant, nous avons appliqué à                         6000
                                                                                                                                                                          2 500
           l'évolution moyenne des consommations de carbu-
                                                                                  5000
           rants exprimées en CO2 g/km du scénario conven-                                                                                                               —2000
           tionnel (accord Union Européenne/Constructeur s                        4000
           Automobiles "ACEA-UE" sur la réduction de s                                                                                                                    1500
           consommations des véhicules : objectifs sans prise                     3000
                                                                                                                                     10,01                                1000
           en compte des auxiliaires 140 g/km CO 2 en 2008 ,                       2000
           120 g/km en 2012), des facteurs de surconsomma-
                                                                                   1000                                                                                  [500
           tions dus au fonctionnement de la climatisation pou r
           deux hypothèses :                                                             0                                                                                0
                                                                                             2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 201 2
                la première correspond à une évolution technolo-
                gique usuelle de la climatisation (scénario BAU –
                business as usual) ;
Afin d'évaluer l'enjeu d'une limitation des rejets d e                      rejet éq . CO 2 de 11,3 Mt CO 2 pour l'année 2008 et
fluide frigorigène, nous avons mené la comparaiso n                         37,4 Mt pour l'année 2012, pour cette mesure por-
de rejets d'HFC (puis de CO 2 via le potentiel effet d e                    tant sur le volet fluide .
serre GWP de ce fluide) entre deux scénarios :                                                          CO2 saving - improved AC
                                                                                 annual                                                        cumulated
    l'un - comme dans le cas de la surconsomma-                                  KT CO2
                                                                                                     (from HFC discharge reduction)
                                                                                                                                                 KT CO 2
                                                                         10000                                                                             40000
    tion - correspondant à une évolution techniqu e                                                                                             37, 4
    normale des systèmes ("BAU") ;                                        9000 ]             KT CO 2 year saving
                                                                                             cumulated KT CO2 saving
    l'autre à un effort sur le niveau d'étanchéité d u                    a000
                                                                                                                                                           30000
    circuit et sur les opérations de récupération lor s
                                                                          7000
    des phases d'entretien et de fin de vie ("niveau d e                                                                                                   2000 0
    rejet HFC amélioré") .                                                6000                                                             m

Pour les deux cas, on s'intéresse aux véhicules neufs                     5000
                                                                                                                                                           10000
introduits dans le parc automobile à compter de l'an -                    4000 1                                           11, 3
née 2000, en tenant compte par la suite de leur sur -
                                                                          2000
vie dans le parc (et donc des véhicules retirés) et d e
leur niveau initial de rejets . Il est ainsi obtenu, pa r                 1000

limitation de pertes d'HFC, un évitement cumulé de                           0
                                                                                   1
                                                                                       2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 201 2

Les travaux de l'ADEME que nous avons présentés ci-avant ont été intégrés dans le programme européen d e
prévention des changements climatiques "ECCP - Long Report` qui définit, pour la Commission, les stratégie s
de limitation des émissions de gaz à effet de serre . Ainsi, un potentiel de réduction de 2 à 4 Mt CO2/an est iden-
tifié pour la climatisation automobile et l ' incorporation à terme du fonctionnement de cet équipement dans le s
tests d ' homologation des véhicules est projetée .
'   ECCP — Long Report —juin 2001 - http ://europa .eu .int/comm/environment/climat/eccp.htm

      Extrait du rapport final " ECCP - Long Report " - Juin 200 1

      Potential for CO 2 saving : possibly 2 to 4 Mt/y

      Air Conditioning in new cars is rapidly penetrating the market . The share of new cars equipped with ai r
      conditioning is expected to rise from 20% to nearly 100% over the next decade . An impact on the emission
      of greenhouse gases can arise either through increased fuel consumption or the release offluorinated gases.
      The increase of fuel consumption is estimated to about S% on average according to various detaile d
      studies . During the next decade more efficient air conditioning systems are expected to be introduce d
      on vehicles to minimize the impact on greenhouse gas emissions . 7be Commission services are also
      considering appropriate steps to include air conditioning systems in the mandatory vehicle testing .
■

                                        t lZCll f . r ? '      persjvctive'ti

Au vu des résultats sur la surconsommation et le s                pération performante pour les climatisation s
surémissions de polluants induites par la climatisa -             actuelles au R134a ;
tion, l'efficacité énergétique de la boucle de réfrigé-           - développement d'une méthodologie de mesure s
ration doit être améliorée ; à titre d'exemple, nous              en vue de la prise en compte réglementaire de l a
pouvons noter qu'un compresseur à pilotage externe                consommation énergétique de la climatisatio n
optimisé devrait permettre de réduire la surconsom-               dans les procédures d'homologation des nou-
mation jusqu'à un facteur 2 . Par ailleurs, compt e               veaux véhicules .
tenu des fuites de fluide frigorigène R134a sur tout l e
                                                                En ce sens, et en continuité avec les actions d'éva-
cycle de vie d'un système d'air conditionné, de s               luation présentées dans cette brochure et détaillée s
actions doivent être menées pour les limiter et pour
                                                                dans l'ouvrage La climatisation automobile (réfé-
étudier de nouveaux fluides frigorigènes à ba s                 rence ADEME 4343 — 23 €), l'Agence particip e
potentiel de réchauffement global de l'atmosphère .
                                                                actuellement à de nouveaux travaux correspondant s
Ainsi, il importe de mettre en ceuvre au plus tô t              aux axes précités comme :
deux types d'action .                                           - "apport du pilotage externe du compresseur" ,
  D'une part, des actions de recherche visant à :               - "climatisation dans les cas des véhicules hybrides" ,
  - améliorer l'efficacité énergétique du système               - "évaporateur à haut rendement" ,
  d'air conditionné ;                                           - "pré-conditionnement du véhicule" ,
  - réduire la puissance frigorifique demandée pa r             - "climatisation réversible fonctionnant au CO 2 " ,
  une optimisation de la thermique du véhicule e t              - "étude de mélanges de fluides frigorigènes HFC e t
  par un pré-conditionnement actif ou passif à
                                                                  CO 2 " ,
  l'arrêt ;
                                                                - "méthodologie de mesure de la consommation de
  - renforcer l'étanchéité des circuits fonctionnan t
                                                                  la climatisation" ,
  à l'HFC R134a ;
                                                                - "réflexion au niveau européen sur le maintien de l a
  - mettre au point et développer des système s
                                                                  filière R134a" ,
  fonctionnant avec de nouveaux fluides frigori-
  gènes (hydrocarbures, CO 2 , mélanges HFC/                    - "mesures en usage réel sur véhicules instrumentés" .
  CO 2 . . .) .                                                 Les résultats de ces travaux feront partie d'une nou-
  D'autre part, des actions à caractère réglementaire :         velle synthèse qui intègrera les données d'une pro-
  - réglementation et création d'une filière de récu -          chaine campagne d'essais véhicules .

                                                  ADEM E

                           Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Énergi e
                                  Département Technologies des Transport s
                                  500, route des Lucioles - 06560 Valbonne
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