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11 septembre 2014 4 11 /09 /septembre /2014 03:29

11 Septembre 2014

La voiture électrique a donc le vent en poupe. En Juin la Ministre alors en charge de la chose nous a promis entre autres un nombre impressionnant de bornes de recharge pour 2030, ce dont on ne peut que se féliciter, au moins à première vue.

Mais au fait de quelle voiture électrique parlons-nous ?

Ce marché naissant est partagé entre deux tendances, pour ne pas dire deux sectes:

- Le tout électrique, qui rejette l’idée de faire appel à un moteur thermique auxiliaire pour prendre le relais lorsque la batterie est vide.

- L’hybride, qui considère inévitable le recours à cet auxiliaire thermique.

Les tenants du concept tout électrique pur et dur mettent en avant l’avantage de la simplicité et donc l’assurance d’un coût réduit par rapport à l’hybride parfois proche de l’usine à gaz. Cet argument économique un peu sommaire est très discutable car si l’électricité est la seule source d’énergie du véhicule, la batterie doit être énorme pour assurer un minimum d’autonomie, le différentiel de prix étant alors supporté par cet organe très cher et dont la durée de vie est notoirement inférieure à celle du véhicule, ce qui résultera en une forte décote à la revente.

Dans l’état actuel de la technologie des batteries Lithium-ion une voiture moyenne aura une réserve de 20 KWh environ ( c’est le cas de la ZOE Renault par exemple), ce qui limitera son autonomie aux fameux 150 km. La modestie de cette réserve d’énergie est due à la nécessité de limiter le poids de la batterie à 300 kg , soit le poids de quatre personnes tout de même ! Et n’oublions pas qu’en hiver il faut chauffer l’habitacle, et le refroidir en été, ce qui requiert une autre source d’énergie si l’on veut éviter d’avoir à choisir entre l’autonomie et la survie des occupants aux rigueurs du climat.

Le coût devient alors extrêmement élevé, voire même supérieur à celui de l’ hybride (L’astuce de la location de la batterie ne change rien à son coût global, il ne fait que l’étaler dans le temps).

Une autonomie limitée à 150 km impose à l’électrique de « refaire le plein » cinq ou six fois plus souvent que le modèle thermique équivalent, et davantage bien sûr si la batterie doit également assurer la climatisation. Pour parcourir de longues distances un réseau dense de bornes de rechargement rapide est donc indispensable sous peine de dissuader l’automobiliste moyen qui restera fidèle au thermique ou passera à l’hybride.

Personne n’accepterait de perdre six à huit heures (!), pas même une heure, sur la route pour recharger sur une prise poussive. ( le marché actuel confirme cette tendance, les ventes portent essentiellement sur l’hybride, ce qui rassure quant au bon sens des utilisateurs).

La voiture électrique ne pourra donc entreprendre des déplacements de plusieurs centaines de kilomètres qu’à la condition de pouvoir recharger la batterie avant la panne « sèche » , soit au moins six fois pour un parcours de 700 kms par exemple. ( Aujourd’hui, avec un moteur thermique, un tel parcours est accompli sans avoir à refaire le plein).

Ces multiples arrêts ne sont tolérables qu’à la condition de perdre le moins de temps possible à chaque rechargement. Il est donc admis que les infrastructures à construire devront offrir un service de recharge rapide, typiquement cinq minutes pour 20 kWh. ( Cinq minutes de connexion pour le transfert d’énergie, auxquelles il faudra ajouter cinq à dix minutes de temps mort constitués de l’attente d’une borne libre, des manipulations, du paiement, et de la rupture de continuité du parcours).

20 kWh en cinq minutes correspondent à une puissance d’environ 0,3MW (Mégawatt !) en tenant compte du rendement de l’installation de charge. (On admet implicitement que la batterie supportera ce régime sans se détériorer ou exploser, cela va sans dire !).

Pour se faire une idée de ce que représente 0,3 MW il suffit de se reporter à la puissance d’une installation domestique « confortable » de 12 KVA, soit 0,012 MW, vingt-cinq fois moins qu’une recharge rapide de batterie !

Une recharge rapide absorbera donc une puissance égale à la puissance max souscrite de 25 logements, et 50 logements si l’on considère la puissance moyenne appelée. Quand on sait que les puissances de pointe appelées sur le réseau sont le souci numéro un de EDF, on imagine sans peine leur inquiétude.

On est en droit d’imaginer à terme, en cas de succès du véhicule tout électrique (on peut rêver), un parc de 20 millions d’engins de ce type à l’horizon 2050, soit 50% du parc à cette échéance. ( Le parc actuel français compte déjà 35 millions de voitures).

Sur la base du kilométrage annuel moyen actuel de 12 500 km, un véhicule électrique devra recharger sa batterie au moins 85 fois par an en moyenne. Pour l’ensemble du parc électrique éventuel de 20 millions de voitures, le réseau devra donc assurer 1,7 Milliards de recharges annuelles !

La durée postulée de chaque recharge rapide étant de 5 minutes, et le nombre d’heures « ouvrables » des postes de recharge étant de l’ordre de 6000 par an (les automobilistes dorment de temps en temps), il y a donc 72 000 tranches de cinq minutes disponibles. Dans le cas idéal d’une répartition homogène du temps, il y aurait donc 23600 batteries simultanément en charge sur le réseau en permanence !

Ce qui représente une puissance appelée de près de 7 GW, soit la puissance de 8 électro générateurs de 900 MW, dans le cas idéal.

En fait la répartition homogène des recharges est une hypothèse théorique. Dans la pratique il y aura bien sûr des « heures de pointe » et l’ont pourra avoir plusieurs centaines de milliers de batteries tentant de se recharger simultanément certains jours à certaines heures.

La puissance instantanée de la totalité du parc électrique français sera incapable de fournir cette demande !

Et il ne s’agit « que » de 50% du parc de voitures particulières… Il y a là, pour le moins, un « petit » problème d’ailleurs pris en compte par EDF qui a déjà tiré le signal d’alarme et souhaite que le mode « recharge rapide » soit réservé aux usages exceptionnels.

On les comprend, mais il faudrait en informer Madame la Ministre ( ou Monsieur le Ministre selon le moment), qui semble n’avoir pas intégré cette difficulté…

Le diable se cache toujours dans les détails, dit-on. Et un Ministre n’a pas le temps de s’occuper des détails…

Pour garantir l’accès à ces puissances énormes pour le rechargement des batteries, il faudrait impérativement stocker l’électricité exactement comme aujourd’hui on stocke le carburant dans des cuves.

Ce problème souligne, s’il en était besoin, l’importance essentielle du stockage de l’électricité, déjà mis en évidence à propos de l’éolien et du photovoltaïque.

Le passage à la voiture tout électrique représenterait donc un saut technologique dont les conséquences ne sont pas toujours bien évaluées. ( En fait si, elles sont bien évaluées, mais pas par les bonnes personnes…).

Il est donc plus que probable que la voiture tout électrique est à oublier pour les longs parcours. Et sauf à imposer à l’usager l’achat de deux véhicules, l’un pour la ville et l’autre pour les voyages, ce qui paraît assez invraisemblable, il faudra se rabattre sur l’hybride.

Au moment où l’on lance une grande chasse au gaspillage d’électricité, on peut se demander s’il est bien judicieux de lancer en parallèle un programme de développement de la voiture tout électrique, tout en projetant une réduction de la production électronucléaire. Cherchez l’erreur…

Face à ce problème de recharge rapide, le clan des hybrides accroît le nombre de ses adeptes et semble conforter ses positions.

L’idée d’assurer sa sécurité en portant à la fois des ceintures et des bretelles est vieille comme le monde et a fait la preuve de son efficacité, malgré les quolibets des bons esprits. Les biocarburants et le biogaz étant dans le futur des alternatives crédibles aux sources d’énergie non renouvelables, il paraît logique de les associer au moteur électrique dont les vertus d’efficacité ne sont plus à démontrer.

La batterie serait alors non plus le cœur du véhicule mais un simple auxiliaire pouvant à l’occasion prendre le relais du moteur thermique dans les circonstances exigeant une pollution minimale, notamment en ville. Une batterie de 5 kWh suffirait à cette fonction. Le poids et le surcoût du moteur thermique seraient largement compensés par le gain réalisé sur la batterie dont le poids passerait de 300 kg à moins de 50 kg, son coût étant réduit dans les mêmes proportions.

Le problème des bornes de recharge serait considérablement simplifié, voire même supprimé, puisque le moteur thermique pourrait recharger lui-même la batterie, qui de toutes façons resterait rechargeable sur un simple réseau domestique, à un niveau de puissance appelée supportable puisque le mode « charge rapide » ne serait pas nécessaire et que la capacité à recharger est faible.

Aujourd’hui le parc de 35 millions de voitures particulières consomme environ 29 millions de mètres cubes de carburant, d’une valeur énergétique de 23 Mtep, ou encore 270 TWh.

Ce carburant est essentiellement d’origine fossile, avec une faible part de Bio incorporé ( Quelques % , avec un tassement de la demande).

Avec la version hybride à deux litres aux cent km (Chère à Mr. Montebourg), la consommation serait divisée par trois, soit 10 millions de m3, ce qui correspond à environ 7,7 Mtep d’énergie, ou encore 90 TWh , auxquels il faudrait ajouter l’électricité complémentaire pour la recharge de la batterie.

Le carburant utilisé serait évidemment bio et l’électricité de complément serait de sources renouvelables, cela va de soi.

En France la consommation de biocarburants a été de 2,7 Mtep en 2013, ce qui représente environ 12% du total de la consommation actuelle, mais cette part pourrait atteindre 100 % en 2050 sur un parc entièrement hybride, avec une production de 7,7 Mtep de biocarburants.

Une croissance de 4% par an de la production de ces carburants renouvelables suffirait à atteindre cet objectif.

Nous parlons ici des biocarburants de troisième génération, qui n’entrent pas en conflit avec les cultures alimentaires.

La compétition entre véhicule tout électrique et véhicule hybride se règlera sur le terrain, avec pour arbitres d’une part EDF qui contrôlera la puissance maximale concédée à la recharge rapide, et d’autre part les distributeurs du précieux fluide aux bornes de puissance avec un tarif du KWh qui risque d’en faire réfléchir plus d’un. Sans oublier l’Etat qui ne manquera pas d’appliquer la CSPE à l’électricité des voitures afin de récupérer ce qu’il aura perdu sur le super et le gazole en perte de vitesse, et qui décidera ou pas de rendre effectif le règlement antipollution dans les agglomérations. L’Europe aura aussi son mot à dire dans la mise en œuvre de la taxe carbone, et le prix du baril de pétrole restera en fin de compte le maître de ce ballet.

Seule Madame Irma pourrait lire dans sa boule de cristal l’avenir énergétique de la bagnole…

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