Les voitures électriques
Au moment où l’on commence à réaliser
que l’on dépense plus pour alimenter sa voiture que son corps, lisez ce qui
suit. Cette histoire est incroyable et vraie : en 1996, les premières
voitures électriques américaines de série, les EV1, fabriquées par General
Motors, apparurent sur les routes californiennes. Elles étaient rechargeables
dans son garage, silencieuses et nerveuses ; de 0 à 100 km/h en moins
de 9 secondes ! Elles ne produisaient aucun gaz de combustion et n’avaient
d’ailleurs pas de pot d’échappement. Dix ans plus tard, ces voitures du futur
avaient complètement disparu ! Elles ne pouvaient pas être achetées, mais
uniquement louées et les contrats de location ne furent tout simplement pas
renouvelés. General Motors récupéra, de gré ou de force, toutes les EV1, malgré
l’opposition de nombreux utilisateurs satisfaits et les voitures… furent
détruites !
En 1997, Nissan aurait présenté son
modèle électrique Hyper mini au salon de Tokyo. La ville californienne de
Pasadena l’adopta alors comme véhicule professionnel pour ses employés. Ceux-ci
l’apprécièrent beaucoup, en particulier pour sa maniabilité. En août 2006,
le contrat de location arrive à expiration. La ville de Pasadena essaie de racheter
les véhicules mais Nissan refuse, récupère ses voitures et les détruit.
En 2003, Toyota, qui est maintenant le
premier constructeur mondial, décide d’arrêter la production de la RAV4-EV. Ce
4x4 électrique est pourtant un bijou technologique très apprécié par les
utilisateurs. En 2005, les contrats de location arrivent à terme. Toyota
s’apprête à récupérer tous ses véhicules afin de les détruire mais
l’association DontCrush (NeCassePas)
entre en action pour tenter de sauver les RAV4-EV. Cette association met Toyota
sous pression pendant trois mois. Finalement victoire ! Toyota fait marche arrière et autorise les
locataires de la RAV4-EV à acheter le véhicule. Curieusement, alors que les
techniques sont éprouvées, Toyota l’a d’ailleurs prouvé avec la Prius, les
modèles électriques sont massacrés en masse et ceux à combustion sont bien
protégés.
En
juin 2001, Jeffrey Luers, vingt-trois ans,
activiste américain pour la défense des forêts, en a fait la triste expérience.
Il a été condamné à vingt-deux ans et huit mois de prison pour avoir brûlé
trois SUV (un SUV, c’est un camion que l’on fait passer pour une voiture). Il
voulait exprimer par ce geste la menace que représente ce monstre ultra
polluant pour notre planète.
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Le
gouvernement hollandais, de son côté, voit les choses en grand. L’objectif
est simple : aucun habitant ne devra se trouver à plus de 50 km de
ces stations de rechargement à l’horizon 2020 pour assurer la recharge
batteries des voitures électriques et hybrides rechargeables!
C’est avec l’aide de la société suisse ABB que la Hollande souhaite accélérer
son programme de véhicules électriques et l’étendre au niveau national. |
Station de rechargement |
La
mise en place de ces infrastructures, ou peut-être mieux de bornes de
rechargement multiprise dans les parkings, encouragerait les citadins à
investir dans des véhicules électriques et à moins polluer. Les chargeurs de 50
kilowatts de la société ABB, alimentés en partie par des panneaux solaires,
permettraient de recharger un véhicule en moins de trente minutes. Avec près de
400 habitants au km², soit une densité de population quatre fois
supérieure à la France, la Hollande semble être le petit pays idéal pour la
voiture électrique. Voilà qui devrait inciter certaines de nos régions ayant une
densité de population comparable à la Hollande à agir.
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Quant
à la France, qu’adviendra-t-il des petites voitures électriques en location
« Bluecar » de la firme Bolloré,
maintenant que le contrat arrive à expiration suite à cette
malencontreuse histoire avec la Maire de Paris? Les 3 000 voitures
de ce type mises en place sur Paris et sa région
sans compter celles mises en place dans 40 villes françaises seront-elles
détruites à expiration du contrat ou vendues à quelques heureux
propriétaires ? |
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Quoiqu’il
en soit, faut se réjouir du succès rencontré par l’application du dispositif
bonus-malus et de l’application du principe pollueur payeur dans le
cas de l’automobile. Les pénalités infligées aux grosses voitures polluantes
devraient participer au financement d’infrastructures destinées au rechargement
de la batterie des voitures électriques. Ces infrastructures en zone urbaine
vont devenir aussi indispensables au développement de la voiture électrique que
les réseaux d’alimentation en eau non potable sont indispensables aux pompes à
chaleur aquathermiques pour le chauffage de nos
cités.
La
performance des voitures électriques
Les
installateurs de bornes électriques dans les parking des immeubles estiment que
la consommation d'une voiture électrique est proche de 150 watt heures par km
parcouru. Ou en d’autres termes que la batterie de 8 kWh d’une voiture
hybride rechargeable permet de parcourir 50 km chaque jour en mode électrique
en étant rechargée chaque nuit. Ceci alors qu’une voiture à essence consommant
0,05 litre au km* (5 litres au 100) délivre sensiblement 500 wattheures par km
parcouru vu que l’équivalent thermique résultant de la combustion d’un litre
d'essence est de 10 kWh ou 10 000 wattheures. On peut donc dire que pour
parcourir un km, un moteur à essence consomme sensiblement 3 fois plus
d'énergie qu'une voiture électrique. Rapport assez important s'expliquant par
le fait que les kWh consommés par le moteur électrique sont convertis en
énergie mécanique avec un rendement proche de 1 alors que seulement le 1/3 des
kWh thermiques du moteur à combustion sont convertis en énergie mécanique dans
le cycle de Carnot, La différence soit 350 wattheures par km étant dissipés
vers l'environnement par le dispositif de refroidissement du moteur à
essence.
La voiture électrique coûte 3 fois
moins cher au km parcouru si l'on considère le prix de l'énergie consommée
(sauf en hiver en raison du chauffage)
Essence : un litre d’essence c’est sensiblement 1,5 €,
10 kWh thermique et 3kWh mécanique
Electrique : un kWh électrique à 0,15 € c’est
sensiblement 1 kWh mécanique soit 3 kWh mécanique pour 0,45 €
Pour un conducteur parcourant 20
000 km/an et consommant 6 litres d’essence au 100 km la
consommation annuelle est de 200 × 6 = 1200 litres/an. Soit une dépense
annuelle de 1200 × 1,5 = 1800 €
L’économie annuelle en mode électrique est sensiblement de 1200 € soit sur 5 ans 6 000€
La
performance des voitures à essence
On observe que la performance des moteurs à explosion a pour finir assez
peu progressée. Elle était proche de 150 g/cheval.heure
il y a une cinquantaine d'années pour les anciens moteurs à combustion interne.
Vu que la combustion d’un litre d'essence
correspond à 10 kWh ou 10 000 wattheures thermique on constate en effet qu’une
voiture à essence consommant 0,05 litre au km (5 litres au 100) délivre en
effet sensiblement 500 watt.heures
par km parcouru. On peut donc dire que pour parcourir un km un moteur à essence
consomme sensiblement 3 fois plus d'énergie qu'une voiture électrique. Rapport
assez important s'expliquant par le fait que les kWh consommés par le moteur
électrique sont convertis en énergie mécanique avec un rendement proche de 1
alors que seulement le 1/3 des kWh thermiques du moteur à combustion sont
convertis en énergie mécanique dans le cycle de Carnot. La différence soit les
2/3 restant, ou pour reprendre l’exemple ci-dessus, les 350 wattheures par km
étant dissipés vers l'environnement par le dispositif de refroidissement du
moteur à essence. Quant au rejet de gaz brulés fans l’atmosphère l’avantage est
incontestablement à l’avantage de la voiture électrique. Ceci même s’il pourrait
encore subsister un doute de savoir entre le diesel et l’essence lequel pollue le plus l’atmosphère de nos villes
Le
temps de chargement des batteries
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Etant
donné la consommation d'une voiture électrique proche de 150 watt.heures par km une voiture
hybride rechargeable ayant une batterie de 8 kWh permet de parcourir une
cinquantaine de km en mode électrique sans polluer l’atmosphère des villes Le temps de
chargement de la batterie dépend
de la puissance de charge retenue et de la capacité en kWh de la batterie. La puissance de charge la plus faible de
2kW permet de recharger une batterie de 8 kWh en 4h Les puissances
de charges disponibles s’échelonnent entre 2 kW et une vingtaine de kW. Le
prix de l’électricité est comprise dans l’abonnement |
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Dès à présent, les batteries lithium-ion
de certains vélos électriques garantissent une centaine de kilomètres
d’autonomie et se rechargent facilement sur la prise secteur en deux à trois
heures. Leur durée de vie à l’optimum d’environ 30 000 km se dégrade
légèrement au-delà de ce kilométrage. La découverte par le physicien
russo-britannique Konstantin Novoselov en 2004 d’un nouveau matériau dérivé du
graphite, le graphène, lui a valu le prix Nobel de physique en 2010 pourrait
encore diminuer le temps de chargement. En découvrant fortuitement ce matériau
qui peut stocker l’énergie électrique, Konstantin est le précurseur d’une
nouvelle pile flexible et résistante ayant des temps de rechargement qui
permettraient de recharger la batterie de nos futures voitures électriques en
quelques minutes. Après plusieurs tests, une diode électroluminescente (LED) a
pu être alimentée pendant cinq minutes alors que la charge n’a été que de trois
secondes ! Depuis cette période, plusieurs sociétés conscientes du marché
commencent à produire ce matériau appelé à concurrencer les batteries
actuelles. L’évolution de la voiture à combustion interne vers la voiture
électrique est maintenant irréversible. Ceci même si l’on ne peut s’empêcher
d’éprouver une certaine nostalgie en observant quelques réalisations prestigieuses
comme celle de Bugatti en Alsace.
Comparatif
poids encombrement
Le
problème de la voiture tout électrique pourrait être le poids. Les 100 kWh de
la batterie Tesla sont certes récupérés en énergie
mécanique mais ceci avec un poids batterie voisin de 500 kg correspondant à une
énergie disponible limitée à 0,2 kWh par kg. Côté voiture à essence
c'est, compte tenu de son rendement modeste, une énergie mécanique
disponible maximum de seulement 4 kWh par litre de carburant que l'on récupère
pour le moteur à explosion. Cela signifie que 25 litres de carburant suffisent
pour "sortir" la même énergie mécanique de 100 kWh. Le poids de
la batterie dans le cas présent est donc sensiblement 20 fois plus élevé que le
poids de carburant délivrant la même quantité d’énergie. Le poids est un
facteur qui devrait favoriser la voiture hybride par rapport à la voiture tout
électrique.
Le proche futur
L'ADEME et IFP Energies estiment la technologie
hybride rechargeable plus « pertinente » que la voiture tout
électrique. Leur raisonnement qui "tient la route" est le suivant
: à quoi bon embarquer 100 kWh de batteries dans une voiture alors que celle-ci
ne parcourra pas plus de 50 kilomètres par jour en mode électrique dans la
grande majorité des cas. Il y a aussi une autre raison qui tient au fait qu'un
couple fiscal peut se suffire en général d'une seule voiture hybride
rechargeable.
On mesure l'intérêt d'une telle solution comparativement à la petite voiture
électrique pour la ville + la voiture avec moteur à combustion interne pour les plus
grandes distances pendant les vacances. Quand l'on connait le prix d'un
parking en région parisienne et la surface disponible au sol limitée à quelques
50 m² par habitant dans les villes, on mesure tout l'intérêt financier d'une
telle solution. Le seul problème qui
freine l'évolution dans ce sens est le retard de nos constructeurs français
vers ces nouvelles motorisations. Le premier ainsi que le deuxième constructeur
mondial de voitures individuelles sont japonais avec Toyota et coréen avec Hyundai
Ces constructeurs très en avance sur l’Europe, ne commercialisent
malheureusement en France que les modèles haut de gamme qui sont la plupart du
temps inabordables pour le français moyen ce qui n’accélère pas le mouvement.
Les constructeurs français comme Peugeot
et Citroën s'apprêtent d’ailleurs
dans un proche avenir à faire la même erreur. Ceci, facteur aggravant, avec des
modèles inutilement surpuissants autant sur la partie électrique que sur la
combustion interne. On
peut se demander le rôle joué par l'exécutif en ce qui concerne la vision qu’il
se doit de recommander aux constructeurs pour satisfaire le besoin du citoyen
et la diminution de la pollution en ville.
Le futur moins proche
La 1ère voiture à hydrogène fonctionnant en France
est le taxi Hype conçu par Toyota en collaboration avec
Air liquide. Voir la « Solar Water Economy de l’hydrogène »