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.
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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) |
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 va probablement couter cher mais elle est maintenant irréversible.
Ceci même si l’on ne peut s’empêcher d’éprouver une certaine nostalgie en
observant les réalisations prestigieuses du passé.
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. Et ceci alors que 75% des citoyen prennent
leur voiture pour aller travailler. 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. 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 pour l’utilisateur d'une telle solution. Ceci
comparativement à la petite voiture électrique pour la ville + la voiture avec
moteur à combustion interne pour les plus grandes distances pendant les
vacances. Une autre considération en faveur de cette orientation est le
fait qu’une batterie de voiture hybride rechargeable capable de stocker
journellement 10 kWh d’électricité,
c’est une capacité de stockage annuelle de 3650 kWh correspondant à 18 000 kWh
thermique avec un COP de 5. Au travers de ces chiffres on perçoit que grâce à
l’autoconsommation qui commence à
pointer le bout de son nez, ne restera à résoudre une fois comblé le retard de
nos constructeurs français vers ces nouvelles motorisations ‘’que‘’ le problème de l’alternance
hiver-été du voltaïque. 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. Et 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 »