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2 février 2016 2 02 /02 /février /2016 19:16

2 Février 2016

Le développement du marché de la voiture électrique s'apparente à une course à l'échalote. Jamais assez de bornes de rechargement, jamais assez de courant, on se demande quand ces engins pourront raisonnablement emprunter une bretelle d'autoroute sans risquer la panne sèche au bout d'une heure de route, ni combien leur coûtera le "bidon" de KWh vendu par un dépanneur avisé.

Par prudence, les constructeurs de ces voitures proposent généralement des puissances modérées, autour de 60 KW (80 CV), avec des batteries de 20 à 30 KWh, qui nous changent un peu des "bolides" à pétrole flirtant avec les 200 CV et souvent beaucoup plus.

A allure élevée, la résistance à l'avancement croît en gros comme le carré de la vitesse. Une berline moyenne classique (Ford Mondéo par exemple) atteint une vitesse de 206 km/h avec un moteur de 97 KW (132 CV). La même voiture n'aura donc besoin que de 39 KW pour rouler à 130 km/h, vitesse max autorisée sur autoroute.

Si on remplace le moteur thermique par un moteur électrique, la puissance nécessaire pour rouler à 130 km/h sera toujours de 39 KW.

Avec une batterie de 30 KWh (27 KWh effectifs), l'autonomie sera donc théoriquement de 42' environ, soit une distance de 90 km. A condition de rouler à vitesse constante, sans accélération, sur un route à profil horizontal et sans vent contraire.

Un moteur de 50 à 60 KW suffit donc pour ce type de véhicule, dont l'utilisation sera essentiellement urbaine, et la vitesse généralement limitée à 130 km/h pour éviter la panne sèche prématurée.

Pour des vitesse plus raisonnables et dans des conditions de conduite modérées, l'autonomie pourra atteindre 150 à 180 km, grâce à la récupération d'énergie au freinage et à la limitation logicielle du facteur d'accélération.

Mais la voiture électrique décrite ci-dessus reste à la fois poussive et limitée drastiquement dans son autonomie.

Elle a peu de chance de séduire les amateurs de petites sportives, et de concurrencer les berlines moyennes à moteur thermique dotées couramment de plus de 150 CV, et d'une autonomie de 1 000 km.

Et c'est là que démarre la course à l'échalote.

Un constructeur a voulu relever ce défi et frapper un grand coup; il s'agit de Tesla, qui a souhaité se démarquer du lot afin de promouvoir sa marque, et soutenir par ailleurs son action dans le domaine du stockage de l'électricité, qui est un futur marché bien plus juteux que la voiture électrique.

Sa démarche marketing repose sur l'association du luxe et des performances dans une voiture de haut de gamme. L'idée est qu'une voiture électrique s'affichant haut de gamme doit disposer d'une puissance importante, en fait au moins égale sinon supérieure à celle des concurrents à pétrole, le critère étant les accélérations:

Le temps pour atteindre les 100 km/h départ arrêté est le critère qui "classe" une voiture du "top ten".

Mais, comme il faut une capacité de batterie capable de "nourrir" la bête, il en résulte un surpoids énorme, qui doit être compensé par une puissance encore plus énorme (Course à l'échalote).

Pour réduire ce surpoids, qui atteint quand même près de 900 kg, Tesla s'est "limité" à 85 KWh de capacité batterie. La puissance disponible étant de plus de 500 CV, soit 400 KWh. (Le poids de la voiture est de 2,3 tonnes !).

Utilisée dans les mêmes conditions que notre voiture précédente de 60 KW, c'est-à-dire à une vitesse constante de 130 km/h, l'autonomie de la Tesla sera trois fois supérieure puisque la batterie possède une capacité trois fois plus importante (300 km environ).

(On obtient beaucoup plus au test NEDC, mais c'est un résultat fantaisiste comme chacun en convient aujourd'hui).

Mais une telle voiture a pour vocation de "s'imposer" sur la route et de montrer de quoi est capable une motorisation de 500 CV. Cette voiture n'est pas conçue pour rouler dans la file de droite, ni pour se laisser intimider par les radars, au demeurant faciles à éviter avec un "bon" dispositif de signalisation des "zones dangereuses"'…

L'autonomie pratique va donc en prendre un coup, et se rapprocher des 150 à 200 km. Il lui faudra alors recharger ses batteries, comme tout le monde.

Mais, là ou une Zoe se "contentera" d'une borne de 40 KW, pour se recharger en 30 minutes, la Tesla devra trouver une borne de 135 KW, ou patienter deux heures à une borne de 40 KW, à condition d'y être autorisée.

Les bornes de recharge rapide du réseau européen sont aujourd'hui limitées à 50 KW et les sessions sont limitées à 30 minutes, voir moins en cas d'affluence.

C'est pourquoi la firme Tesla a du installer son propre réseau de recharge rapide, pour éviter à ses clients de passer plus de temps à charger la batterie qu'à rouler.

Grâce à des bornes de 135 KW installées par la firme, les batteries de 85 KWh peuvent être rechargées à 80% en 30 minutes.

Ces bornes de recharge rapide (Toutes, pas seulement celles de Tesla) donnent des boutons à EDF à cause des appels de puissance dont le cumul risque d'atteindre des valeurs indécentes.

Chaque station de charge rapide doit donc être adossée à une station de stockage dont la capacité est en rapport avec la puissance des bornes et la fréquence des soutirages.

Le système de gestion du "Smart Grid" veillera au bon équilibre du réseau et procèdera à l'arbitrage des délestages qui seront inévitables certains jours à certaines heures.

Voilà qui promet quelques tourments les jours de grands départs lorsque cinquante voitures (ou plus) souhaiteront refaire le plein de KWh à 150 km de Paris ( C'est à peu près la distance à laquelle devront s'arrêter les voitures électriques si elles veulent éviter la panne sèche).

Quelle capacité de stockage pour les bornes rapides ?

Les appels d'offres pour des bornes rapides comportent un volet pour l'intégration d'un stockage d'énergie, mais sans en préciser la valeur en terme de capacité. Cette valeur dépendra évidemment de la fréquence d'utilisation de la borne, paramètre impossible à connaître aujourd'hui puisque le marché est en phase de démarrage.

Une installation de 5 bornes rapides de 50 KW utilisées de manière continue ( en cas d'afflux pour les week-ends ou les grands départs) représente un soutirage de 250 KW sur le réseau durant une période qui peut durer plusieurs heures.

Une telle installation devra souscrire un abonnement de 250 KW auprès de son fournisseur d'énergie, ou bien se doter d'un stockage de l'ordre du MWh pour passer les pointes de demande, ou bien se contenter d'une seule borne rapide 50 KW, les autres étant limitées à la recharge semi-rapide en deux heures, ce qui permet de réduire la puissance souscrite, donc le coût.

On voit que la structure même de l'installation, donc le coût de l'investissement et surtout la qualité du service, dépendra du trafic qu'elle aura à traiter.

Les premières installations serviront précisément à déterminer ces paramètres de dimensionnement afin d'optimiser le réseau futur.

Certaines installations ne pourront pas se passer de capacités de stockage tampon très importantes.

L'ouverture des autoroutes aux voitures électriques pose un problème de fond potentiellement générateur de bien des soucis pour les "kamikazes" qui s'y aventureront:

Les stations de recharge en cours d'installation sur les autoroutes comportent en général un maximum de cinq bornes "rapides" . Chacune de ces bornes permet de recharger en 30 minutes une batterie de 22 KWh.

La capacité s'une station est donc de 10 véhicules par heure, sans compter les temps de branchement et de péage.

Les jours d'affluence (Week-ends, départs en vacances) il pourra se présenter plusieurs dizaines de voitures par heure à une telle station de recharge.

Rapidement, le délai d'attente atteindra plusieurs heures, créant une situation de trouble public.

De plus, les impatients tenteront d'aller jusqu'à la station suivante, située au mieux à 50 km, avec une "chance" sur deux de tomber en panne sèche, ajoutant une problème supplémentaire.

Aujourd'hui les véhicules à moteur thermique disposent d'une autonomie qui peut atteindre 1 000 km, ce qui permet d'accomplir de longs trajets sans ravitailler, ou de choisir son point de ravitaillement sans crainte de panne sèche.

Le passage à l'électrique, dans les conditions actuelles, va créer une situation inédite, dont le potentiel de gravité n'a pas nécessairement été convenablement pris en compte lors de l'ouverture des autoroutes à ces nouveaux véhicules, qui cumulent deux inconvénients majeurs:

D'une part leur autonomie est très faible, et encore plus faible sur autoroute où la vitesse est élevée, sans possibilité de récupération d'énergie au freinage, d'où la nécessité de recharger très souvent.

D'autre part le temps de rechargement est 5 à 10 fois plus long qu'avec un véhicule thermique, ce qui ne manquera pas de générer des délais d'attente parfois inacceptables.

L'augmentation de capacité des batteries, qui semble la solution du problème, ne fera que repousser les limites sans les faire disparaître.

Grâce aux progrès de la technologie, les actuelles batteries de 30 KWh pesant 300 kg, seront remplacées par des modèles de peut-être 100 KWh, notablement plus légères.

L'autonomie sur autoroute sera certes accrue, mais restera en dessous de 300 à 400 km, à condition que les constructeurs ne soient pas tentés d'augmenter la puissance des moteurs pour offrir des performances plus "flatteuses" (Effet Tesla).

Il faudra plus de deux heures pour les recharger sur les bornes rapides "actuelles" de 50 KW , un voyage au long court deviendra alors un chemin de croix, et les queues aux bornes tourneront à l’émeute.

Il existe donc une interrogation concernant la gestion des recharges de véhicules électriques parcourant des longs trajets sur autoroute. Les cahiers des charges actuels des bornes rapides sont susceptibles d'évoluer vers davantage de puissance (150 KW au lieu de 50 KW), davantage de bornes par station, ou une répartition différente des stations.

Il se peut que, par l'effet d'une sorte de sélection naturelle, le véhicule tout électrique soit évincé au profit du modèle hybride, dont les besoins en recharge de batterie sont beaucoup moins, voire pas du tout, critiques.

Tout dépendra de l'évolution de nombreux facteurs tels que:

- Disponibilité et prix des biocarburants de deuxième et troisième générations.

- Progrès dans la technologie et le prix des batteries.

- Mise au point d'un nouveau procédé électrochimique de stockage d'électricité.

- Résultats de la première phase d'établissement du réseau de charge de batteries sur les autoroutes.

- Aboutissement, ou non, des développements sur la recharge en marche sans fil par induction.

- Eventuellement mise en service d'un système d'échange de batterie.

- Mise au point et industrialisation des piles à combustibles pour l'automobile.

- Industrialisation de la filière Hydrogène.

- Déploiement d'un réseau de distribution de biogaz.

- Evolution des normes européennes d'émission de CO2 et de polluants.

- Evolution du système de bonus-malus .

- Evolution du prix de la recharge de batterie.

- Evolution de la taxe carbone ( TICPE, CCE, ++).

- Evolution de la réglementation sur les restrictions de circulation.

- Evolution de la politique d'incitation du Gouvernement en faveur de telle ou telle solution.

- Etc.

La connaissance de l'avenir de l'automobile est donc du domaine de Madame Irma, dont la boule de cristal sera fortement sollicitée au cours des prochaines années.

A suivre…

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